Где бы ни оказались люди, терпящие бедствия, — среди льдов в высокоширотных районах Арктики или в заснеженной тундре, — главным их врагом с первой же минуты становится холод. Борьба с холодом, с воздействием на организм низких температур — важнейшая проблема автономного существования человека в Арктике.
Совершенно очевидно, что большое значение в предупреждении поражений холодом будет играть одежда. Чем она теплее, тем дольше может выдержать человек полярную стужу. Не случайно арктическая одежда изготавливается из материалов, обладающих низкой теплопроводностью и высокой воздухонепроницаемостью.
Существует прямая зависимость времени, в течение которого организм человека сохраняет тепловой комфорт, от величины температуры окружающей среды и теплоизолирующих свойств одежды.
Например, человек, одетый в лётный комбинезон, при температуре минус 5° будет испытывать состояние теплового комфорта не более получаса. Столько же времени пройдет, если его одеть в шерстяное белье и ватную куртку при наружной температуре минус 30° или в комплект, состоящий из шерстяного белья, шерстяного свитера и меховой куртки с брюками, при температуре минус 50°. Если куртку покрыть водоветронепроницаемой тканью и снабдить теплой подстежкой, человек начнет мерзнуть через 45-60 минут (Nesbitt at al., 1959). Таким образом, даже самая теплая одежда может обеспечить поддержание положительного теплового баланса при отрицательных температурах внешней среды лишь строго ограниченное время. Рано или поздно теплопотери окажутся больше, чем теплопродукция, и начнется охлаждение организма. Американский физиолог С. Лутц считает, что этот процесс начинает быстро развиваться уже при температуре −12° (Lutz, 1957).
Для расчетов ориентировочного времени переносимости человеком холода в одежде с различной теплоизоляцией В.И. Кричагин, В.И. Хроленко и А.И. Резников составили специальную номограмму (рис. 28), в основу которой была положена формула: где Q —тепловой поток со всей поверхности тела (S = 1,6 кв. м) в ккал/час, Iфакт — фактическая теплоизоляция одежды в единицах кло[7], tв — температура окружающего воздуха.
Вторая (нижняя) часть номограммы позволяет вычислить дефицит тепла в организме по формуле Д = Q − М, где Д — дефицит тепла в организме (Д, равное 80 ккал/час, соответствует переходу в состояние дискомфорта II степени, а Д, равное 180 ккал/час, — III степени); Q —общие теплопотери (в ккал/час) организма, определяемые по верхней части номограммы; М —теплопродукция организма (в ккал/час).
Рис. 28. Номограмма для ориентировочных расчетов допустимого и предельного времени в различных комплектах одежды при разнообразных условиях и физической нагрузке
Пользуясь этой номограммой, можно решать любые задачи по ориентировочному прогнозированию допустимых интервалов времени пребывания человека на холоде, если известны следующие исходные параметры: а) теплоизоляционные свойства одежды (1факт ), взятые для ожидаемых условий (покой, физическая нагрузка, без ветра, при ветре); возможна и приближенная оценка фактической теплоизоляции комплекта; б) температура воздуха (реальная или предполагаемая); в) уровень физической нагрузки (измеренный, определенный по таблицам энерготрат или ожидаемый), при расчете можно использовать также величину энерготрат, требуемых для предотвращения замерзания человека до принятия мер к его спасению; г) допустимая в данной обстановке степень дискомфорта («холодно» или «очень холодно»).
Номограммой пользуются следующим образом. Выбранная величина теплоизоляции одежды откладывается на шкале Iфакт. На этом уровне проводится горизонталь до пересечения с линией, обозначающей заданную температуру воздуха. Из этой точки опускается перпендикуляр до дугообразной линии, которая имеет соответствующее обозначение уровня физической нагрузки (в ккал/час); из последней точки проводится горизонталь до пересечения с правой шкалой, где указано время появления дискомфорта II степени, или левой, где отмечено наступление дискомфорта III степени, при котором создается серьезная угроза трудоспособности.
Если числовые значения фактических или ожидаемых энерготрат находятся правее вертикали, проведенной от первой точки пересечения в нижнюю половину номограммы, то это значит, что теплоотдача через данную одежду недостаточна и организм будет перегреваться. Таким образом, по номограмме можно получить и количественную характеристику перегревания организма. Поскольку избыток тепла в этом случае будет рассеиваться за счет интенсивного потоотделения, можно воспользоваться величиной водопотери для прогнозирования степени дискомфорта. Соответственно этим данным при потоотделении свыше 250 г/час, что соответствует избытку тепла около 150 ккал, будет наблюдаться состояние дискомфорта II степени в сторону перегрева («жарко»). Избыток тепла определяется разностью между уровнем теплопродукции (М) и уровнем ожидаемой теплоотдачи.
Людям, терпящим бедствие, следует поторопиться со строительством временного убежища.
Для этой цели в их распоряжении самый идеальный строительный материал — снег. Его легко пилить, резать. Снежным глыбам можно без усилий придавать любую форму, «на ходу» изменять размеры. Блоки из снега не скользят благодаря его липкости и, приложенные один к другому, через 5-10 минут образуют единый монолит. Но главное то, что снег — отличный теплоизолятор из-за высокого содержания воздуха (до 90%), заполняющего пространство между снежными кристаллами (Чекотилло, 1945: Кузнецов, 1949). Вследствие этого температура воздуха в снежных убежищах обычно на 15-20° выше наружной. А при кратковременном (3-4 часа) обогреве стеариновой свечой или таблетками сухого горючего температуру воздуха в снежной пещере удавалось поднять до 0°, а в иглу до минус 3°, в то время как термометр, висевший снаружи, показывал 18-27° мороза.
Обкладка из снежных кирпичей значительно утепляет любую походную палатку. С помощью такой обкладки толщиной в 40-60 см нам на дрейфующих станциях удавалось сохранять температуру в палатке КАПШ-1 на 15° выше наружной, не прибегая к нагревательным приборам (табл. 2).
Таблица 2. Температура воздуха в укрытиях различного типа
Толщина снежного покрова в Арктике обычно невелика, всего 25-90 см. Но снежные массы, перемещаясь под действием ветра, образуют валы-надувы, достигающие порой полутора-двухметровой высоты (Урванцев, 1935; Ведерников, 1962). Нередко плотность их так велика, что выдерживает вес гусеничного трактора (Трешников, 1955). В таком сугробе с помощью ножа-мачете, пилы-ножовки и т.п. можно выкопать снежную траншею (рис. 29а). Для постройки снежной пещеры в сугробе прорывают тоннель, а затем слепой его конец расширяют до нужных размеров (рис. 29б). Если снег неглубок, для защиты от ветра возводят полутораметровую стенку-заслон из небольших снежных блоков перпендикулярно к направлению господствующего ветра. Определить это направление можно по расположению застругов, своеобразных выступов и углублений в снежном покрове.
Рис. 29. Снежные убежища: траншея, пещера
Но пожалуй, самым идеальным снежным убежищем является эскимосская хижина иглу (рис. 30). Многие столетия иглу служила единственным зимним жилищем континентальных эскимосов. Кнуд Расмуссен, изучавший в течение многих лет жизнь и быт эскимосов на Великом санном пути, от берегов Гудзонова залива до Аляски, писал, что порой эти снежные дома представляли собой настоящие архитектурные ансамбли. «В самом главном жилье могли легко разместиться на ночь двенадцать человек. Эта часть снежного дома переходила в высокий портал, вроде холла, где люди счищали с себя снег, прежде чем войти в жилое помещение. С другой стороны к главному жилью примыкала просторная светлая пристройка, где поселялись две семьи. Жира у нас было вдоволь, и поэтому горело по семь-восемь ламп зараз, отчего в этих стенах из белых снежных глыб стало тепло, что люди могли расхаживать полуголыми в полное свое удовольствие» (Расмуссен, 1958).
Рис. 30. Иглу
Конечно, человеку в условиях автономного существования не до архитектурных излишеств, но, построив иглу, он надежно защитит себя от ветра и холода. Имеется множество рекомендаций о том, какова должна быть величина иглу, каков оптимальный размер снежных кирпичей, как лучше оборудовать жилище внутри.
Но прежде всего надо отыскать ровный участок с плотным, глубоким, не менее метра, снежным покровом. Затем с помощью веревки, на концах которой привязано по колышку, очерчивают круг, по которому будет укладываться первый ряд снежных кирпичей. Диаметр окружности выбирают в зависимости от числа будущих жителей иглу: на одного человека —2,4 м, на двух — 2,7 м, на трех — 3 м, на четырех — 3,6 м.
Полярные исследователи, не раз укрывавшиеся за надежными стенами эскимосской иглу, рекомендуют резать блоки длиной 50-90 см, шириной 40-50 см, толщиной 10 см (Амундсен, 1936; Стефанссон, 1948; Gaines, 1982, и др.). Если снег недостаточно плотен, толщину блока можно увеличить до 20 см (Берман, 1963). Такая глыба в зависимости от ее размеров и плотности снега весит 20- 40 кг. Чтобы извлечь блок, его подрезают с двух сторон на 5-7 см, а затем, подведя инструмент под основание, раскачивают легкими движениями. Траншею, образовавшуюся после выемки блоков, используют в качестве входа в жилище.
Если в строительстве участвуют четверо, то один вырезает кирпичи, второй подносит, третий, став внутри хижины, возводит стены, а четвертый, следуя за ним, затирает снегом щели между глыбами.
Нарезав 15-20 блоков, по периметру окружности укладывают первый ряд. Потом производят разрез по диагонали от верхней кромки одного из блоков первого ряда до ее нижней кромки. В образовавшуюся выемку укладывают первый блок второго яруса и т.д., продолжая укладку по спирали. При этом каждая глыба последующего ряда укладывается под несколько большим наклоном, чем предыдущая. В результате получится хижина с более или менее правильным куполом. Закончив укладку стен, отверстия между блоками затирают снегом. Со стороны траншеи в стенке иглу прорезают входное отверстие.