Еще в 1996 году, когда Тим Ноукс готовился к своей знаменитой лекции в Американском колледже спортивной медицины, его озадачило не то, что некоторые люди доводят себя до смерти в жару, а то, что с большинством этого не происходит. Обвинение утверждало, что смерть Гилпина была прямым и предсказуемым следствием действий Стинсона; защита возражала, что это трагедия, связанная с непредвиденным отклонением от нормы. Почти сотня игроков подверглась в тот день «варварскому обращению» Стинсона, тысячи других детей выполняли это упражнение по всему штату Кентукки и более миллиона мальчиков[241] по всей стране готовились к футбольным матчам. Задача присяжных была понять, чем именно Макс Гилпин отличался от остальных.
В 1798 году сэр Бенджамин Томпсон, ученый, уроженец Массачусетса, бежавший в Великобританию после американской революции, придумал способ приготовления еды — сувид, привез картофель в Баварию[242] (где он получил титул графа Румфорда), а также вызвал революцию в изучении тепла. Он показал, что с помощью мышечных усилий двух лошадей можно генерировать достаточно тепла в течение нескольких часов, чтобы вскипятить почти 11,5 л воды. «Трудно описать изумление на лицах прохожих, — писал он, — когда они увидели столько холодной воды, нагретой и фактически доведенной до кипения без огня».
Как показал эксперимент Томпсона, человеческий организм в буквальном смысле печь. Он преобразует энергию из пищи в механическую работу, и в процессе образуется тепло как побочный продукт — иногда полезный, а иногда неуместный. Чем больше вы работаете, тем больше тепла производите. Первое исследование эффективности работы «человеческого двигателя», давшее точные результаты, включало несколько месяцев экспериментов с участием профессионального велосипедиста Мелвина Моуда[243] в Бостонской лаборатории в 1911 и 1912 годах. В результате зафиксированы типичные значения от 20 до 25%. Другими словами, на каждые 100 ккал съедаемой пищи можно получить 25 ккал полезной работы и 75 ккал тепла. Как бы нелогично это ни звучало, тут есть удивительное сходство с эффективностью работы обычного двигателя внутреннего сгорания.
Тепло, генерируемое двигателем автомобиля, может быть полезно в холодный день: оно врывается в салон через вентиляционные отверстия и обогревает пассажиров. То же верно и для производства тепла человеком, поэтому даже экстремальный холод редко всерьез ограничивает людей, занимающихся видами спорта на выносливость: их «печи» намного жарче, чем у большинства. «В нормальных условиях люди очень редко достигают пределов своей холодостойкости, если они соответствующе одеты», — говорит Айра Джейкобс, исследователь из Университета Торонто и бывший главный научный сотрудник Министерства национальной обороны Канады.
Главные проблемы, связанные с простудой, у спортсменов возникают, когда меняется уровень активности. Это происходит, если человек слишком устал, чтобы поддерживать уровень усилий, при котором организм выделяет достаточно тепла. И еще хуже, если одежда промокнет и перестанет работать как утеплитель. Именно это и произошло во время печально известного соревнования по пешему туризму на болотах Йоркшира в 1964 году, когда трое молодых людей погибли при температуре выше нуля, но в дождь. Подробности трагедии расследовал физиолог Гриффит Пью[244], который помог Эдмунду Хиллари и Тенцингу Норгею подняться на вершину Эвереста. В 1990-х, как отмечает Джейкобс, тот же тип «гипотермии путешественника»[245] привел к гибели четырех американских рейнджеров во время учений во Флориде, где, казалось бы, невозможно замерзнуть. Как только «печь» перестает гореть, смертельно опасен даже легкий холод.
Гораздо чаще встречаются проблемы с терморегуляцией в жаркую погоду. Организм подобен автомобилю без кондиционера: у нас нет возможности активно охлаждать себя, и лучше всего как можно быстрее избавиться от избыточного тепла. В состоянии покоя по находящимся близко к поверхности кожи сосудам протекает около 250 мл крови в минуту[246], отводя от тела тепло и высвобождая его в окружающую среду главным образом через излучение (в форме электромагнитных волн) и конвекцию (поскольку его уносит движущийся воздух). В результате вы всегда выделяете в атмосферу тепло, эквивалентное примерно 100 Вт[247], — точно так же, как классическая лампочка накаливания (за исключением того, что волны инфракрасные, а не видимые), — и этот механизм идеально уравновешивает избыточное тепло, производимое основными метаболическими реакциями, которые поддерживают жизнь.
Как только вы начинаете крутить педали велосипеда, картина выделения тепла быстро меняется. Из-за того, что механизм нашего организма несовершенен и КПД его не столь уж высок, при езде на велосипеде на мощности 250 Вт вы выделяете до 1000 Вт избыточного тепла. Бегая со скоростью 16 км/ч, вы излучаете 1500 Вт. В ответ кровеносные сосуды кожи резко расширяются, пропуская до 8 л крови в минуту — в тридцать раз больше, чем обычно. Это позволяет организму выделять тепло в окружающую среду (при низких температурах все происходит наоборот, и наступает явление, названное учеными «физиологической ампутацией»: туловище сохраняет тепло, перекрывая кровоснабжение конечностей). Кроме того, вы начинаете потеть: жидкий пот, превращаясь в пар, испаряется с кожи и при этом потребляет тепло, создавая мощный охлаждающий эффект. В очень жарких условиях, когда температура воздуха может превышать температуру вашей кожи, испарение становится единственным эффективным методом охлаждения, доступным вам. И если климат настолько влажный, что пот начинает капать с вас вместо того, чтобы испаряться, нужно срочно что-то предпринять, ведь это признак того, что температура тела начинает медленно подниматься.
В 15:45 в день смерти Макса Гилпина тренер Стинсон заполнял дневник погоды, когда его игроки выходили на поле. Он отметил, что при влажности 32%, которые показывал школьный гигрометр, температура была 34°C. Эти цифры, включенные в диаграмму, давали тепловой индекс 94, что на единицу ниже порогового значения, при котором вступали в силу правила об обязательных перерывах на то, чтобы попить воды и по необходимости снять громоздкую спортивную экипировку. Было жарко, хотя и не так, как на некоторых предыдущих тренировках тем летом. За несколько недель до этого дня, когда индекс взлетел до 103, Стинсон проводил тренировку без шлемов.
В этом отношении смерть Гилпина была необычной: она случилась не в первый день и даже не в первую неделю тренировок. Шла шестая неделя, и каждая из двадцати девяти предыдущих тренировок проходила в условиях, когда индекс тепла был выше 80, включая пять тренировок при индексе выше 95. Когда вы постоянно двигаетесь на жаре, защитные механизмы организма постепенно начинают работать все эффективнее[248]: вы потеете при более низкой температуре и делаете это интенсивнее, сосуды расширяются еще больше, чтобы доставить перегретую кровь ближе к коже, общий объем крови в вашем организме увеличивается, что позволяет сохранять более низкий пульс во время тренировки. Этот процесс акклиматизации занимает около двух недель, поэтому такие организации, как Национальная ассоциация спортивных тренеров, рекомендуют ограничить интенсивность и использование полной экипировки в первые 14 дней футбольных тренировок каждое лето.
Гипотеза о возможности человека адаптироваться к жаре известна уже несколько веков[249]. Например, в 1789 году британский военный врач в Индии заметил, что проблемы со здоровьем, связанные с жарой, проявляются все реже после первых нескольких дней каждой новой военной кампании. Но только в 1930-е процесс адаптации начали систематически изучать. Толчком к этому послужила серия смертей от теплового удара на южноафриканских золотых рудниках[250] — в одном только 1926 году погибло двадцать шесть человек. Шахты там очень глубокие, уходящие в горную породу более чем на 1000 м ниже поверхности, и температура там держалась выше 60°C.
Поиски решения проблемы компания Rand Mines поручила молодому врачу Альдо Дреости. Африканские рабочие на шахте City Deep в Йоханнесбурге, куда был назначен Дреости, проходили акклиматизационный период продолжительностью до 14 дней, когда они впервые начинали работать под землей. На это время им на двоих давали одну лопату, так что ни один из них не трудился без остановки. Но это явно не работало, поскольку двадцать человек умерли от теплового удара с 1926 по 1931 год. И, что было важнее для владельцев, акклиматизацию приходилось проходить всем рабочим, тогда как только некоторые из них были подвержены тепловому удару, что вредило конечному результату: «Финансовое положение шахты, — объяснял Дреости коллегам на горном симпозиуме в 1935 году, — сильно пошатнулось из-за потери эффективности».
Нужно было выяснить, какие рабочие наиболее уязвимы в жару, и найти самый быстрый способ подготовить их к суровым подземным условиям. Для этого Дреости превратил неиспользуемую больничную палату в тепловую камеру, которую пересекали перфорированные трубы, выпускающие пар. Здесь до пятидесяти рабочих одновременно могли пройти придуманный ученым «тест на устойчивость к жаре». Двое раздетых догола рабочих под наблюдением специально обученного местного «бригадира» перебрасывали друг другу лопатой груду камней туда-сюда в течение часа при температуре +35°C. После того как 20 000 рабочих прошли испытание в этой камере, Дреости разделил их на три группы в зависимости от того, насколько сильно и как быстро повышалась температура их тела, а затем определил для них срок акклиматизации — 4, 7 или 14 дней.