Что может плавать в воде созданное человеком
Где вы будете плыть быстрее — в воде или сиропе?
Авторизуйтесь
Где вы будете плыть быстрее — в воде или сиропе?
Исаак Ньютон и Христиан Гюйгенс обсуждали этот вопрос в 1600-е годы, но так и не дали на него исчерпывающий ответ. Три столетия спустя два химика из Университета Миннесоты, Брайан Геттельфингер и Эдвард Касслер проделали эксперимент для сравнения сиропа и воды. Может быть, не стоит удивляться, что его проведение заняло много времени. Касслер рассказал, что ему потребовалось получить 22 согласования, в том числе и разрешение на то, чтобы затем вылить большой объем сиропа в канализационную систему. Ему пришлось отказаться от предложенных 20-ти грузовиков с бесплатным кукурузным сиропом, поскольку руководство университета посчитало, что он будет опасен для канализационной системы Миннеаполиса. Вместо этого Касслер использовал пищевой загуститель, применяемый для производства мороженого, шампуней и заправок для салата. Около 300 кг этого вещества вылили в плавательный бассейн. «Сказать по правде, смесь эта походила на сопли», — заметил Касслер. И все же это были не сопли, а размазня примерно вдвое плотнее воды.
Брайан Геттельфингер, пловец, подававший надежды и претендент на участие в Олимпиаде, получил уникальную возможность опробовать плавание в новой для себя жидкости. Результаты были опубликованы в 2004 году в American Institute of Chemical Engineers Journal. На следующий год Геттельфингер и Касслер получили Шнобелевскую премию по химии за 2005 год. Шнобелевская премия – это юмористический вариант более известных наград, присуждаемых в Стокгольме, но благодаря широкому освещению в новостях об этой премии многим известно. Может быть, именно внимание СМИ к этой задаче о сиропе и объясняет ее повторное появление в списке садистских вопросов, задаваемых на собеседовании.
В описываемом здесь эксперименте вязкость сиропообразной жидкости была примерно в два раза больше, чем у обычной воды, а вот плотности обеих жидкостей были примерно одинаковыми. Это важно, потому что, как пловцы уже давно знают, в более плотной соленой воде люди плавают быстрее. Как и корабль, тело пловца в соленой воде располагается выше, из-за чего сопротивление его движению вперед снижается.
Геттельфингер и студенты из Миннесоты плавали на скорость и в воде, и в «сиропе» стандартными стилями: на спине, брассом, баттерфляй, вольным. Но ни разу скорость плавания в обеих жидкостях не различалась более чем на несколько процентных пунктов. Выявить какой-то общей закономерности, позволяющей отдать предпочтение сиропу или воде, не удалось.
Это означало, что Ньютон был неправ: он полагал, что вязкость сиропа замедлит движение пловцов. Гюйгенс верно предсказывал, что заметной разницы в скорости не будет. Статья Геттельфингера и Касслера подтвердила обоснованность взглядов Гюйгенса. Вспомните о том, как поднимается дым от сигареты: на расстоянии нескольких сантиметров от сигареты он видится в виде ровной вертикальной колонны, однако выше его форма становится более сложной, так как начинают возникать воронки и завихрения. Воронки являются результатом турбулентности. Турбулентность мешает реактивным самолетам, быстроходным катерам и всем телам, которые хотят быстрее пройти через поток. Поскольку человеческое тело не оптимизировано для плавания, то когда мы плаваем, мы создаем до смешного много турбулентности, с которой затем сражаемся, чтобы переместить себя в воде. Турбулентность создает гораздо большее сопротивление движению, чем вязкость. Более того, вязкость здесь вообще вряд ли что-то значит. Поскольку турбулентность возникает и в воде, и в сиропе, скорость плавания в этих жидкостях приблизительно одинакова.
Поток воды намного менее турбулентен для рыб и особенно для бактерий, которые в сиропе будут плыть медленнее.
Можно ли считать этот вопрос на собеседовании честным? Касслер говорил, что для ответа на вопрос о плавании в сиропе «не нужно, скорее всего, обладать хорошими познаниями в компьютерных науках», добавив, что «любой человек, имеющий базовые знания в физике, сможет на него ответить». Тот, кто серьезно изучает физику может увидеть, что это излишне оптимистическая точка зрения. В любом случае, большинство претендентов, кому этот вопрос задают на собеседованиях при приеме на работу, не знают физику достаточно глубоко. Поэтому хорошие ответы предусматривают использование простых интуитивных аналогий, объясняющих, почему решение необходимо получить при помощи эксперимента. Вот четыре аргумента.
1. Некоторые жидкости слишком густые, чтобы в них можно было бы плавать.
Попросите мастодонтов поплавать в битумных озерах. Представьте попытку поплавать в жидком цементе или зыбучих песках. Разумеется, в очень густых жидкостях, хотя сила отталкивания здесь и больше, вы будете плыть значительно медленнее, чем в воде, если вообще вам это удастся сделать.
2. Под понятием «сироп» можно понимать очень широкий диапазон жидкостей.
В вопросе не говорится о смоле или зыбучих песках, а только о сиропе. А сиропы бывают очень разными, к примеру, кленовый сироп, сироп от кашля, шоколадный сироп, кукурузный сироп с большим содержанием фруктозы и те жидкости с разными консистенциями, варьирующиеся от водянистого напитка до густого осадка, остающегося на дне бутылки. На заданный вопрос нельзя ответить, пока вы не узнаете, о каком именно сиропе идет речь, или пока вы не сможете доказать, что плавание будет медленным в любой жидкости, более густой, чем вода.
Может быть, вы с этим утверждением и согласились бы, будь вы очень проницательной рыбой. Эволюция постаралась, чтобы рыбы «соответствовали» той среде, а это вода, которая обтекает их изящные тела. Люди не очень похожи на рыб, и способ, каким мы плаваем, не очень напоминает то, как это делают рыбы. Никто из людей и наших ближайших предков не проводил много времени в бассейнах, а также в реках, озерах и океанах, чтобы сформировать такой набор генов, который был бы в значительной степени ориентирован на плавание. Конечно, мы иногда плаваем и даже порой летаем на параплане, но мы не созданы для этих занятий. Существо, заточенное под плавание австралийским кролем, слишком не похоже на человека. Эдвард Касслер по этому поводу сказал: «Идеальный пловец должен иметь тело змеи и руки гориллы».
Что уж тут удивляться, что можно отыскать людей, способных плавать быстрее в жидкости с другой вязкостью, чем у воды. Не будет удивительным и открытие, что скорость плавания является одинаковой в жидкостях с самыми разными вязкостями.
4. Плавание является хаотичным процессом.
Речь, с которой Касслер выступил при вручении ему Шнобелевской премии, была краткой: «Причины этого сложны».
Разрушители легенд, выпуск про плавание в сиропе.
Жестокие эксперименты показали, что большинство млекопитающих умеет плавать
Согласно разнообразным городским мифам, верблюды и свиньи не умеют плавать — но насколько нам известно, только один род млекопитающих старается держать голову над водой. Однажды любознательная пара Одри и Хэмиш решили проверить одну биологическую теорию на домашних животных Одри. «Я всегда думала, что все млекопитающие дают молоко и умеют плавать», говорит она, «хоть не всегда одновременно».
Такие эксперименты мы не одобряем, но результаты интересные
И вот, так получилось, что они оказались со своими дочерьми возле садового пруда, крепко держа любимых морских свинок. «У нас была рыболовная сеть на случай, если у кого-то возникнут проблемы. Мы поместили морскую свинку по одну сторону и она по-собачьи — или по-морско-свинячьи — переплыла на другую».
«Это единственный экспериментальный опыт, который у нас есть», говорит Хэмиш, объясняя свою точку зрения тем, что, поскольку большинство млекопитающих ходят на четырех ногах, они должны уметь плавать инстинктивно, по-собачьи.
Какие животные умеют плавать?
Некоторые млекопитающие от природы хорошо плавают. Киты, тюлени и выдры эволюционировали, чтобы без проблем перемещаться в воде. Многие наземные млекопитающие тоже умеют плавать; собаки, конечно, но кроме них и другие домашние животные — овцы и коровы. Даже кошки хорошо плавают, хоть и не любят этого делать.
Другие виды имеют репутацию «топоров» в мире пловцов — верблюды, например. В пустыне они, конечно, корабли, но что с ними будет, когда они решатся переплыть озеро в оазисе? Беседы с верблюжьими ветеринарами и владельцами ранчо показывают, что у горбатых четвероногих весьма мало желания входить в воду, когда они с ней сталкиваются, даже у породы Харай — «плавающих верблюдов» Гуджарата.
Свиньи, согласно легенде, тоже не могут плавать, если не перережут себе горло острыми клыками. Но это, конечно, не так. Колония морских свиней, живущих на Багамских островах, стала известной достопримечательностью.
Если пустынный образ жизни ни о чем не говорит, как насчет веса?
Когда-то ученые предполагали, что слоны, самые тяжелые наземные животные, не могут плавать. Это предположение означало, что биогеографам пришлось придумывать сложные объяснения присутствия ископаемых слонов на островах у берегов Калифорнии, Китая и Средиземноморья.
Умеют ли слоны плавать?
По сути, оказалось, слоны — это пловцы, способные покрывать расстояния до 50 километров. Высказывалось даже предположение, что хобот слона изначально эволюционировал как трубка для дыхания. Даже броненосцы, несмотря на свою неуклюжую оболочку, могут балансировать вес, глотая воздух, чтобы раздуть свой желудок и кишечник, когда гребут в воде.
Что ж, с этими все понятно. Но в мире 5416 известных видов млекопитающих. Подтверждение того, что все они могут плавать, потребует утопления множества невинных созданий в прудах.
«Стоит сказать, что такие эксперименты были проведены», говорит Фрэнк Фиш, эксперт по водному движению в Университете Вест-Честер, Пенсильвания. Никто не оценивал каждое млекопитающее отдельно; просто было время, когда животных просто проверяли на наличие способности к плаванию, просто погружая их в воду.
Слоны отличные пловцы
Исследовательская работа 1973 года, проведенная Энн Дагг и Дугом Виндзором, включала размещение 27 наземных видов, от землероек до скунсов, в трехметровый резервуар с водой, чтобы посмотреть, что они будут делать. К счастью, все они смогли плавать — даже летучая мышь, которая передвигалась, «используя неуклюжие рывки, при которых ее крылья напоминали стиль батерфляй».
К сожалению, ученые не всегда удовлетворялись выяснением того, могут ли животные плавать или нет. В статье Дагга и Виндзора приводится ссылка на серию «бесчеловечных экспериментов, в ходе которых различные виды плавали до тех пор, пока не были истощены или не умерли»; они проводились в конце 60-х годов.
К счастью, вряд ли такие эксперименты будут проводиться сегодня. «Этика изменилась. Что было приемлемо в то время, сейчас неприемлемо», подтверждает Фиш.
Впрочем, такие исследования, похоже, оправдывают теорию Одри, особенно если животные настолько нерадушно принимают водную жизнь, насколько летучие мыши хорошо плавают.
Зачем плавание млекопитающим?
Почему же плавание должно быть таким обобщенным поведением у млекопитающих, даже тех, которым не нужно плавать? Фиш считает, что это побочный эффект анатомии млекопитающих. «У млекопитающих есть приличных размеров легкие, которые придают им немного плавучести», объясняет он. «Мех тоже важен, но он становится менее важным, когда млекопитающее становится больше». Это, вместе с жиром млекопитающего, который накапливается под кожей, делает их соответственно плавучими.
«Учитывая все это, млекопитающие, как правило, всплывают», говорит Фиш, «а если вы можете всплыть, то вы можете и плавать».
Выходит, мы можем предположить, что каждое млекопитающее может плавать? Один трактат от 1963 года по восхитительно эзотерической теме «плавательного потенциала золотистого хомячка» гласит: «Хорошо известно, что большинство диких млекопитающих могут плавать». Большинство, но не все. Из этой же литературы выясняется, что существует две группы не умеющих плавать млекопитающих: жирафы и обезьяны.
Человек тоже имеет способности к плаванию
Жирафы умеют плавать?
Жирафы определенно не похожи на хороших пловцов. С такой странной анатомией кажется вполне очевидным, почему они не могут плавать. Никто, впрочем, не строил резервуар с водой для жирафов, но благодаря паре любознательных палеонтологов это, возможно, и не понадобится.
Заинтригованный многочисленными упоминаниями в литературе, научный писатель и палеонтолог Даррен Найш решил проверить гипотезу о том, что жирафы не умеют плавать. «Я крайне скептически отношусь к таким утверждениям, учитывая, что животные, которые не признаются, что умеют плавать — вроде гигантских черепах, свиней, носорогов и верблюдов — плавают нормально или даже очень хорошо», писал он в своем блоге Tetrapod Zoology.
Если вам интересны новости науки и технологий, подпишитесь на нас в Google Новостях и Яндекс.Дзен, чтобы не пропускать новые материалы!
Раздумывая над экспериментом, который будет этичным и сухим, Найш обратился к Дональду Хендерсону из Королевского Тирреловского палеонтологического музея в Драмхеллере, Альберта, Канада. Хендерсон специализируется на создании компьютерных моделей животных, как вымерших, так и существующих. «Изначально я начал создавать эти модели для передвижения и оценки массы тела, но потом понял, что можно также рассмотреть и плавучесть», объясняет он. Повезло, что у Хендерсона была готовая модель жирафа, поэтому исследователи решили наконец расставить точки над i и выяснить, могут плавать жирафы или таки нет.
«Мы обнаружили, что жираф мог бы плавать и его голова была бы близко к поверхности, но ему пришлось бы очень постараться, чтобы держать ноздри открытыми», говорит Хендерсон, объясняя, что довольно длинные конечности животного также сделают его довольно неуклюжим в воде. «Не исключено, что жираф может плавать, но это будет напряженное плавание, поэтому неудивительно, что они этого не любят. Отсюда могло выйти представление, что жирафы не умеют плавать».
Кстати, шея жирафа — наиболее изумительное доказательство теории эволюции
Водоплавающие способности обезьян проверяли менее гуманным способом. Этнолог Роберт Йеркс рассказал историю с рубежа 20 века, в которой Уильям Хорнадей, основатель зоопарка Бронкса, решил искупать орангутана:
«Поднеся его к поверхности, я отпустил его, вопреки его воле. Поплыл ли он? Едва ли. Он мгновенно перевернулся и его голова опустилась, будто была заполнена свинцом, а не мозгом».
Этот жестокий эксперимент, к сожалению, не является исключением. Сам Йеркс описывает, как бросал молодых шимпанзе в воду, чтобы увидеть, утонут они или поплывут. «Все без исключения, они пытались сопротивляться и быстро тонули», пишет он. По этой причине в зоопарках часто используются рвы, чтобы обезьяны не сбежали.
Хорнадей описывает, что «вместо того чтобы энергично ударять руками и ногами, как это делают другие животные, их полезные конечности просто торчали прямо из тела, как четыре палки, и двигались медленно и слабо». Очевидно, что-то в высших приматах мешает им плавать скоординированным образом.
«Люди будут говорить вам, что шимпанзе не умеют плавать, потому что не всплывают», говорит Ренато Бендер, научный сотрудник Института эволюции человека в Витватерсранде в Южной Африке. «Речь идет не о том чтобы всплыть, а чтобы правильно плавать».
Его точка зрения такова, что большинство млекопитающих плавают инстинктивно, потому что используют ту же самую походку, что и на суше, как подозревал Хэмиш. «Если вы четвероногий, то когда вы плаваете, вы по сути используете уже имеющуюся модель движения, просто применяя ее к воде», говорит Фиш. Вот почему плавающие четвероногие склонны плавать «по-собачьи».
Отмечая, что кенгуру могут убегать в воду, будучи преследуемыми хищниками, Джордж Уилсон из Австралийского национального университета в Канберре обнаружил, что когда красные кенгуру, не имеющие до этого опыта плавания, входили в бассейн, они начинали плавать по-собачьи — совсем не так, как обычно ходят.
Он пришел к выводу, что это может «представлять возврат к более ранним временам» в их эволюционной истории. Даже у самых превосходно приспособленных водных существ картина будет примерно такой же. «Дельфин по сути скачет под водой, только без ног», говорит Фиш.
Почему обезьяны не плавают?
Но обезьяны тоже четвероногие. Почему эта логика не применима к ним?
Еще в 2013 году Бендер вместе со своей женой Николь — медицинским исследователем из Бернского университета (Швейцария) — оспорили расхожее мнение, засняв шимпанзе по имени Купер и орангутана по имения Сурия счастливо гребущими в плавательных бассейнах. Это были первые видео с наблюдениями за плаванием больших обезьян.
Как ни странно, ученые считают, что это поведение объясняет, почему у обезьян нет врожденной способности плавать.
Эти обезьяны не рождались со своими способностями; они должны были учиться. Бывший учитель плавания Бендер отметил ключевую разницу в том, как они двигались: меньше собачьего стиля, больше брасса.
Обезьяны хоть и не выносливее, но сильнее людей
Это изменение стиля, по его мнению, не случайно, а вместо этого намекает на глубокую эволюционную историю. Поскольку предки этих обезьян приспособились к жизни на деревьях, они не только потеряли потребность в воде, но и модифицировали свои нейромоторные системы и анатомию, чтобы сделать их более пригодными для качания на деревьях.
Эти изменения привели к тому, что древние обезьяны потеряли не только желание, но и способность плавать по-собачьи. В редких случаях, когда обезьяны учатся плавать, увеличенная подвижность их конечностей в результате их надземного образа жизни делает брасс более естественным стилем.
Выходит, плавание — это не только счастливый побочный эффект плавучести и четырех конечностей, естественный отбор активно поддерживает этот навык у всех других млекопитающих. Фиш, однако, считает это притянутым за уши: «Млекопитающие потеряли свой навык плавать в девоне, когда рыбы начали выходить из воды», объясняет он.
Тем не менее гипотеза Одри была отчасти верной. Плавание, по-видимому, играет неожиданную роль в экологии некоторых видов млекопитающих, будь то разгон доисторических слонов или бегство от хищников у кенгуру. Возможно, это более важное поведение, чем считали раньше.
И есть еще млекопитающее, для которого плавание вообще стало чем-то особенным, еще один не умеющий плавать примат: человек.
Существует распространенное мнение, что младенцы обладают врожденной способностью плавать. Это неверно. Хотя младенцы действительно задерживают дыхание при погружении в воду, не стоит считать это плаванием. Задержка дыхания — это часть рефлекса млекопитающего при нырянии, набор физиологических изменений, возникающих в результате погружения в воду, который присутствует у всех млекопитающих, но сильнее всего развит у морских видов. Подобно Куперу и Сурии, людям нужно учиться плавать.
Будучи умными приматами, мы научились делать это довольно хорошо. Лучшие в мире ныряльщики и олимпийские пловцы способны на подвиги, немыслимые ни для какого другого наземного млекопитающего, и люди во всем мире учатся плавать, чтобы работать, играть и просто наслаждаться процессом.
Наша близость к воде по сравнению с другими обезьянами является одной из особенностей, которые способствовали формированию так называемой гипотезы о водных обезьянах. Согласно этой идее, многие из наших определяющих характеристик (безволосость, двуногость, большие мозги и пр.) стали результатом периода в нашей эволюционной истории, проведенном в полуводном образе жизни.
Гипотеза водной обезьяны не имеет научной поддержки, но приобрела много приверженцев. Бендер чувствует, что ее популярность затормозила серьезные исследования взаимодействия приматов с водой и последствий, которые могла оказать она на наше поведение и эволюцию.
«Я хочу, чтобы люди поняли, что вам нужно отделить «воду в эволюции человека» и водную гипотезу, а затем начать исследовать ее с научной точки зрения», говорит он. «Есть много свидетельств того, что шимпанзе и орангутаны играют с водой часами. Вода очень интересная: умные животные находят ее завораживающей, а мы — умные животные».
Глава пятая
ФИЗИКА ПЛАВАНИЯ
В предыдущих главах вам не раз встречалось упоминание о способе отдыха в заплыве. И читатель не раз, наверное, сомневался: а можно ли так лежать каждому в воде, без движения, это только, дескать, доступно редким людям. Так вот, я обоснованно утверждаю: это может каждый. Давайте же теперь вместе и разберемся, в чем состоят секреты такой плавучести. Несмотря на то, что книга посвящена непотопляемости, как в первую очередь психологической проблеме, надо хорошо познакомиться с физическими предпосылками плавания, а также с различными приемами статического плавания, дающими человеку возможность уверенно чувствовать себя в воде.
Способность тела удерживаться па воде, не опускаясь в глубину, называется плавучестью. Ее создает подъемная сила, происхождение которой более двух тысяч лет назад объяснил Архимед: «Тело, погруженное в жидкость, теряет в весе столько, сколько весит вытесненная им жидкость», или, иными словами, «на погруженное в жидкость тело действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной жидкости». Плавучесть человека зависит от степени развития костного скелета и мускулатуры, но главным образом — от умения глубоко дышать: ведь, совершая вдох, мы увеличиваем объем грудной клетки, а это при неизменном весе ведет к уменьшению средней плотности тела. Так, при обычном, неглубоком вдохе, который делает каждый из нас в покое, тело бывает чуть «тяжелее» пресной воды — с удельным весом около 1,01. Глубокий вдох способствует тому, что тело становится более «легким» — с удельным весом от 0,99 до 0,94, и тогда нетрудно удержаться на воде без движения — в плавучем состоянии,
Те, кому доводилось купаться в море, замечали, что соленая вода держит пловца лучше, чем пресная. Действительно при плотности морской воды 1,02—1,03 и весе пловца 70–80 килограммов (среднюю плотность человеческого тела примем за единицу) можно подсчитать, что запас плавучести за счет солености воды составит 1,5–2,5 килограмма.
Полистайте учебники плавания. Для начинающих там есть упражнения, которые не только помогают привыкнуть к воде, учат делать выдох в воду, но и демонстрируют способность тела к плавучести. Это «поплавок» (или «бочонок»), «медуза», «стрела», «солнце» — упражнения, доступные каждому человеку, кроме людей с хроническими заболеваниями легких, у которых вследствие болезненного процесса воздушность легочной ткани уменьшена и способность глубокого вдоха значительно снижена.
Итак, плавучесть прежде всего зависит от объема воздуха, который пловец способен набрать в легкие. Иными словами, глубина вдоха, увеличение объема грудной клетки являются главным механизмом, регулирующим плавучесть. Тут все взаимосвязано: от хорошо развитого дыхания увеличивается наша способность держаться на воде, плавание же, в свою очередь, как никакой другой вид спорта, развивает дыхательную систему — увеличивает жизненную емкость легких, вырабатывает правильный ритм дыхания. Таким образом, занимаясь плаванием регулярно, можно постепенно увеличить свою плавучесть.
Начинающие пловцы нередко отмечают боли в грудной клетке, жалуются, что с непривычки устают дышать в заплыве. Это характерно для нетренированных людей, которым даже небольшой проплыв, проходящий к тому же на фоне психической и физической напряженности (расслабляться такой пловец еще не научился), дается ценой максимальных усилий. Немудрено, что и дыхательные мышцы, не достигшие у новичков нужного развития, устают первыми. В систематических тренировках, которые укрепят мускулатуру, придет и умение расслабляться, позволяющее избавиться от болезненных ощущений.
Статическое плавание. Умение находиться в воде без движения в плавучем состоянии и при этом беспрепятственно дышать называется статическим плаванием. Этот навык черезвычайно важен в аспекте проблемы непотопляемости — именно статическое плавание дает человеку возможность отдыха в воде, особенно необходимого в минуты психогенной напряженности.
Какова физика статического плавания?
Любое свободно плавающее тело размещается в жидкости так, что его центр тяжести находится на одной вертикали с центром погруженного объема. Если этого нет, то тело пребывает в состоянии неустойчивого равновесия и стремится выйти из него.
Центр тяжести тела при горизонтальном положении — точка G. Условный центр приложения подъемной архимедовой силы — точка А. Тело перемещается в пространстве, пока центры не окажутся на одной вертикали.
Центр тяжести человеческого тела, лежащего в воде, находится на уровне первого-второго крестцовых позвонков, а центр объема — на несколько сантиметров ближе к голове. Поэтому в горизонтальной позе с руками, лежащими вдоль туловища, ноги стремятся опуститься, и это продолжается до тех пор, пока тело не займет почти вертикальное положение, и центр тяжести не окажется под центром объема. Это движение ног вниз увлекает пловца с головой под воду, однако погружение можно приостановить, слегка поработав ногами, как в стиле кроль или по типу велосипеда, а можно совершать легкие толчковые движения руками, что, правда, уже требует от человека каких-то усилий, исключая полный отдых и неподвижность.
Чтобы обеспечить устойчивое горизонтальное равновесие тела в воде, достаточно завести прямые руки за голову. При этом центр тяжести переместится чуть ближе к голове и совпадет по вертикали с центром объема. Если этого изменения позы недостаточно и ноги все-таки продолжают опускаться, можно высунуть из воды пальцы или кисти рук. Ноги сразу всплывут и появятся над водой. Кстати, не нужно стремиться высунуть их из воды, это допустимо лишь при достаточном запасе плавучести. Ноги и все тело могут занимать под водой и наклонное положение. Для отдыха важно оставаться в расслабленной и неподвижной позе.
Некоторые люди с повышенной плавучестью подкладывают под голову согнутые в локтях руки и, приподнимая их из воды, регулируют равновесие. Бывает достаточно раскинуть руки в стороны или широко развести ноги — центр тяжести чуть смещается в сторону головы, и ноги всплывают. Наконец, можно согнуть их в коленях и добиться того же эффекта равновесия. Однако в этом непривычном для нас положении со «свесившимися» ногами не удается оставаться с полным расслаблением мускулатуры: скоро появляются неприятные ощущения в мышцах бедер, что заставляет выпрямить ноги.
Достаточно выставить из воды пальцы или кисти рук, как ноги всплывут к поверхности и тело примет устойчивое положение на спине.
Как видите, есть много возможностей поддерживать состояние горизонтального равновесия в воде. Надо только хоть однажды «прочувствовать» это, и тогда легко научиться лежать долго в такой позе. И все же, повторяю, главным фактором, обусловливающим плавучесть, для большинства людей остается глубина вдоха, степень развертывания грудной клетки. Если сделать недостаточно полный вдох, запас плавучести может оказаться малым и будет трудно балансировать во взвешенном состоянии.
Разучивая позу отдыха на спине, можно сначала отработать исходное положение тела на суше: лечь на спину со слегка разведенными ногами и прямыми, вытянутыми за голову руками. Расслабление мускулатуры должно быть полное: любое напряжение мешает правильно овладеть этим приемом отдыха. В воде первые уроки статического плавания лучше проводить при тихой погоде, когда волна не заливает лицо и не пугает новичка.
Ошибки, допускаемые при разучивании позы отдыха, сводятся к следующему: чрезмерно выставляются из воды кисти рук, предплечья, локти, слишком обнажаются из воды живот или грудь; недостаточно запрокидывается голова из-за боязни, что вода зальет уши, лицо; неправильно дыхание (вдох должен быть коротким, но глубоким, выдох — задержанным, медленным); нет полного расслабления, мышцы напряжены. Вероятно, таких ошибок будет меньше, если пловец сначала научится делать выдох в воду и усвоит первые упражнения на плавучесть, в частности поворот в воде со спины на живот и обратно. Технически этот прием осуществляется так: сделав наплыв вперед с опущенной в воду головой и вытянутыми руками, надо постепенно поворачиваться па левый бок. При этом левая рука остается вытянутой (по не напряженной!), и на нее как бы ложится голова, а правая рука совершает круг перед туловищем и, не высовываясь из воды, проводится за голову, располагаясь рядом с левой. Подобный переход к отдыху на спине может быть совершен и через правый бок с соответствующей сменой рук.
Чтобы выполнить упражнение «поворот на спину» без излишнего погружения, надо ни на мгновение не высовывать руки из воды. Тогда не возникнет топящая сила и вода не зальет лицо, повернутое кверху.
При освоении горизонтальной позы отдыха сначала трудно следить за руками, поэтому локти, предплечья, кисти высовываются из воды больше, чем это позволяет индивидуальная плавучесть. Тут сразу обнаруживает себя топящая сила, и вода будет заливать нос. Это вызывает неприятные ощущения, заставляя каждый раз вставать на ноги, если мелко, или переворачиваться на живот.
Добрую услугу здесь может оказать зажим для носа. Одно время они продавались в комплекте с маской и дыхательной трубкой для подводного плавания. Сейчас изменилась конструкция, и сжимающие нос резиновые выступы вмонтированы в маску. Если не удастся достать зажим, то его может заменить самодельный, наподобие бельевой прищепки, который своими резиновыми лапками мягко придавливает крылья носа. На период разучивания позы отдыха можно применять затыкание ноздрей ватой с вазелином.
В период разучивания позы отдыха на спине такие зажимы позволяют избежать попадания в нос воды. Их можно изготовить и самостоятельно.
Отдыхать можно и в вертикальном положении, правда, эта поза применима в основном при спокойной поверхности воды в тихую погоду. Прочувствовать ее первый раз проще, если из положения на спине постепенно переходить в вертикальное, уложив руки вдоль туловища. При этом ноги начнут опускаться, набирая скорость. Как только они станут приближаться к отвесной линии, важно успеть сделать глубокий вдох и чуть оттолкнуться руками, чтобы погасить инерцию опускающихся ног. Голову нужно запрокинуть как можно дальше (но без напряжения!) к спине. Тогда лицо не скроется под воду, тело же займет вертикальное положение. Дыхание в этой позе должно быть таким, как при отдыхе на спине, а глубина вдоха и здесь играет главную роль.
Удерживаться в воде вертикально совсем без движения несколько труднее, чем в позе «отдых на спине»: быстро устают мышцы шеи и затылка, сказывается давление воды на грудную клетку. Кроме того, горизонтальное положение более удобно при значительном волнении — в лицо попадает меньше воды и легче дышать. Это особенно важно для восстановления нормального дыхания, если оно было сорвано в момент наибольшей нагрузки. Таким образом, осваивать вертикальную позу отдыха целесообразно, лишь овладев навыком отдыха на спине.
Гидростатическое давление возрастает по мере погружения. Сравните толщину слоя воды (h) при горизонтальном и вертикальном положении тела и прикиньте, как изменяется давление воды на живот и грудную клетку.
В последнее десятилетие пропагандируется метод длительного удерживания себя на воде, предложенный американским тренером Фредом Лану и являющийся разновидностью вертикальной позы отдыха. Предназначен он в первую очередь для людей, которые, оказавшись в воде, почему-либо не могут плыть и должны продержаться до прихода помощи. В его основе лежит использование той самой плавучести, которой обладает каждый человек со здоровыми легкими и с их жизненной емкостью не менее трех литров (это у взрослого, у детей же она соответственно возрасту меньше).
Особенность этого метода заключается в чередовании периода расслабления — основной и наиболее длительной фазы отдыха — с периодом незначительных движений, необходимых для того, чтобы поднять из воды лицо и сделать вдох (выдох осуществляется под водой). Весь цикл от одного вдоха до другого вначале занимает 9—14 секунд, по мере тренировки он может удлиниться за счет задержки дыхания и замедленного выдоха.
Состоит цикл из пяти основных фаз:
1) короткий вдох ртом с поднятым из воды лицом (1–2 секунды);
2) погружение с головой в воду, легкие движения рук гасят инерцию опускания (2 секунды);
3) полное расслабление в воде (4–6 секунд). В середине этой паузы начинается постепенный выдох — медленно выпускаются пузыри воздуха через рот или нос;
4) подготовка к поднятию головы: одна нога выводится вперед (ноги в положение открытых ножниц), а руки медленно подносятся к лицу. Выдох продолжается еще 1–2 секунды;
5) гребок руками от лица и сводящее движение ногами (ножницы закрываются); тело принимает почти вертикальное положение, голова поднята над водой для вдоха (1–2 секунды).
Затем все повторяется снова — фаза расслабления с задержкой дыхания, потом постепенный выдох. Он может быть растянутым и прерывистым (выдох порциями); растянутым, непрерывным; коротким, форсированным (быстрым).
Последний наименее предпочтителен, так как вынуждает долго держать грудную клетку развернутой на вдохе, а это утомляет дыхательные мышцы, и без того работающие в условиях повышенной нагрузки, вызванной давлением воды на тело.
Ошибки, которые обычно совершают в начале обучения, заключаются в следующем:
1) делается слишком глубокий вдох, и, так как сразу за этим не следует выдох, межреберные мышцы быстро устают, появляются боли в груди;
2) противоположная ошибка: делается мелкий вдох. Это сокращает фазу расслабления, заставляя чаще дышать, больше двигаться, что опять-таки не дает необходимого отдыха;
3) слишком затянута дыхательная пауза — время от конца выдоха до начала вдоха. От этого тоже скорее устают мышцы грудной клетки. Дыхательная пауза может быть исключена совсем или, в зависимости от тренированности, длиться 2–6 секунд;
4) затянут весь цикл от одного вдоха до другого: возникает чувство удушья, начинает «стучать в висках», появляется нервозность. Все это быстро утомляет пловца и не ведет к желаемым результатам.
Средний ритм, не требующий напряжения и хорошо переносимый, состоит из 5–8 циклов (вдохов) в минуту.
Способ длительного удержания себя на воде с минимальной тратой физических сил (метод Фреда Лану):
а) вдох, подготовка к погружению; б) начало погружения, притормаживание руками, расслабление; в) полное расслабление, начало медленного выдоха; г) расслабление, продолжение выдоха; д) под* ведение рук к лицу и разведение ног ножницами для толчка, позволяющего принять более вертикальное положение, конец выдоха; е) толчок руками и ногами, подъем головы, вдох.
Метод Фреда Лану действительно хорош и достоин того, чтобы быть освоенным каждым. Это можно сделать очень быстро, примерно за час. Особенно метод незаменим в том случае, когда в горизонтальной позе лежать не удается, например, если человек оказался в воде одетым.
Однако в целом для отдыха надо считать более удобной горизонтальную позу (если она возможна), особенно при порывистом ветре, срывающем гребни волн, когда приходится следить за обстановкой вокруг, чтобы успевать чередовать вдох и выдох с моментами захлестывания лица водой. С опущенным по методу Фреда Лану в воду лицом труднее ориентироваться. Но когда требуется долго продержаться в воде, рекомендуется чередовать оба способа. Поэтому, важно овладеть разными приемами отдыха, как и несколькими способами плавания, чтобы менять их, если наступает усталость или возникает чувство апатии от надоевших однообразных движений, чтобы лучше приспосабливаться к волнению на воде и, конечно, более уверенно чувствовать себя в любых условиях.
Важно помнить, что грудная клетка в любом из этих способов отдыха находится в состоянии некоторого повышенного вдоха, поэтому выдох должен быть по возможности полным. Лишь тогда обеспечивается достаточная вентиляция легких и газообмен соответствует запросам организма.
Динамическое плавание. Несмотря на то, что с физикой динамического плавания люди знакомы в большей степени, чем с приемами статического плавания, здесь есть моменты, на которые надо обратить внимание.
Известно, что, отбрасывая ногами воду, отталкиваясь от нее руками, мы создаем силу тяги на основании третьего закона Ньютона, по которому «всякому действию есть равное ему и противоположное по направлению противодействие».
Эта реактивная сила и помогает нам плыть, удерживая голову над водой. Но чем больше энергии уходит на поддержание выступающей из воды головы, тем меньше ее остается для продвижения вперед.
В этом и заключается одна из серьезнейших ошибок, которую совершает в критические минуты плохо плавающий человек: пугаясь и задыхаясь, он тратит свои последние силы на то, чтобы высовывать голову из воды как можно выше. Но это стремление находится в явном противоречии с законом Архимеда: чем большая часть тела выступает над водой, тем больше мышечной энергии требуется для удержания его у поверхности — ведь эта часть тела не уравновешена выталкивающей силой воды.
Встречались вам, конечно, такие пловцы, которые, плывя вразмашку, стремятся высунуться из воды чуть ли не до пояса, причем руки у них порхают, едва касаясь воды. Продвигаются они небыстро, но им это и надо, чтобы подольше покрасоваться на виду у других.
Понятно, что нагрузка здесь приходится в основном на ноги, с помощью которых пловец «выпрыгивает» из воды. Однако способ этот непрактичен: «форса» хватает ненадолго, поэтому копировать таких пловцов неразумно.
Абсолютное большинство «водоплавающих», не пройдя обучения, пользуется народными способами, которые отдаленно напоминают классические и относятся к разряду вольных: саженками, на боку, по-собачьи, по-лягушачьи, по-морскому. Иногда такие пловцы могут совершать сравнительно далекие заплывы, однако, не владея основами правильного дыхания и отдыха, быстрее устают, а главное, могут оказаться беспомощными в критической ситуации, если, например, на реке начнется волнение, особенно при встречном ветре, когда срывающаяся волна плещет в лицо, сбивает дыхание и заставляет пловца поднимать голову выше над водой. Это требует большего напряжения, выматывает физически и морально.
Когда в проплыве человек все время держит голову над водой, его тело вынужденно занимает наклонное (к поверхности воды) положение, иначе быстро устает шея от запрокинутой головы. А чем менее горизонтально держится пловец, тем заметнее возрастает лобовое сопротивление и снижается скорость движения, тем больше сил уходит впустую.
Это не имеет значения, если речь идет о плавании «в свое удовольствие». Но когда дистанцию надо проплыть быстро, да еще при ветреной погоде, или помогая уставшему товарищу, либо продвигаясь с грузом, то сделать это, не опуская голову в воду, бывает трудно или даже невозможно. Вот в таких обстоятельствах особенно важно владеть основами спортивного плавания, ибо только оно обеспечивает высокую скорость передвижения при строгой экономии сил.
Приглядитесь к спортсмену на дистанции. Каким бы способом он ни плыл, главное неизменно: голова опущена в воду, поднимает он ее лишь на мгновение для короткого вдоха, выдыхает всегда только в воду — и ни одного лишнего движения. Так и надо плавать!
Короче говоря, необходима начальная школа спортивного плавания, которую должен пройти каждый.