Текст книги "На грани возможного: Наука выживания"

Уроки больших высот

История высотной физиологии полна недооценки человеческих способностей. Физиологи неоднократно заявляли, что человек не способен подняться выше определенной отметки, но альпинисты постоянно эти заявления опровергали. Этот парадокс служит отличной иллюстрацией того, как в принципе развивается наука.

Началось с того, что ученые неверно определили атмосферное давление на высоте Эвереста. Первые исследователи доказали, что оно возрастает с повышением температуры (поскольку давление газа зависит от скорости, с которой молекулы бомбардируют окружающие объекты). С осовением авиации возникла необходимость выработать стандартный метод калибровки альтиметров, и для удобства в нем была принята стандартная температура на уровне моря и стандартная скорость ее падения с увеличением высоты. Таким образом, сезонные колебания температур в расчет не принимались, равно как и изменения плотности атмосферы по долготе (на экваторе плотность выше, на полюсах – ниже){9}9
  Атмосферное давление на экваторе выше, поскольку над экватором в атмосфере содержится обширная масса холодного воздуха, которая давит на расположенные под ней слои.


[Закрыть]. Поскольку в результате проведенных по этому стандартному методу расчетов давление на вершине Эвереста получалось ниже (236 торр), чем на самом деле, некоторые ученые пришли к выводу, что без дополнительного кислорода на вершине человек выжить не сможет. Самые проницательные догадывались, что атмосферное давление посчитано неправильно, однако все равно не представляли, каким оно должно быть на самом деле. И только в 1981 г., когда состоялась Американская медицинская исследовательская экспедиция на Эверест, доктор Крис Пиццо измерил атмосферное давление на вершине, и оно составило 253 торра. История эта показывает, как важно с предельной точностью выверять каждую переменную при расчетах и как опасно основываться на расчетных данных, а не на измерениях. Надо, впрочем, отметить, что, будь Эверест расположен на каком-нибудь из полюсов, атмосферное давление там действительно оказалось бы слишком низким и человек не смог бы выжить на вершине без дополнительного кислорода.

Другая ошибка вкралась в расчеты содержания кислорода в легких на вершине Эвереста. Одной из первых попытку комплексного изучения долговременной адаптации к высоте предприняла в 1911 г. Мейбл Пьюрфой Фицджеральд во время экспедиции Оксфордского университета на пик Пайка в Колорадо, под руководством знаменитого физиолога Джона Скотта Холдейна. Фицджеральд изучала физиологию в Оксфорде. В то время женщинам уже разрешали сдавать экзамены (недавняя уступка), но их фамилии в списки групп не вносились и диплом им не вручали. Мейбл, однако, удалось закончить курс с отличием. Она осталась работать в Оксфорде, на факультете физиологии, и провела ряд исследований в области дыхания. В 1911 г. вместе с Холдейном, Гордоном Дугласом (еще одним знаменитым физиологом) и другими исследователями Мейбл отправилась на пик Пайка – одну из самых высоких вершин в Соединенных Штатах (4302 м). Целью экспедиции было изучить влияние высокогорных условий на организм человека (т. е. организм участников). Экспедиция не была спортивной – фуникулер на паровой тяге доставил ученых прямо на вершину, увенчанную небольшой избушкой, известной как «Вершинный дом». Там мужчины расположились с относительным комфортом, однако Мейбл пришлось размещаться отдельно – возможно, из-за трудностей с организацией ночлега. Поэтому ее отправили на муле на нижний уступ, чтобы она изучала там содержание гемоглобина в крови и углекислого газа в выдыхаемом воздухе у местных горняков.

Усилия ее увенчались успехом. Фицджеральд подтвердила более ранние наблюдения, что содержание гемоглобина в крови, а значит и количество эритроцитов, у акклиматизировавшегося человека повышается. Кроме того, ее данные демонстрировали на удивление прямую зависимость между высотой и парциальным давлением углекислого газа в воздухе, выдыхаемом из альвеол. Экстраполировав эту зависимость на высоту 8848 м (высоту Эвереста), вычислили, что парциальное давление альвеолярного углекислого газа должно составлять около 15 торр{10}10
  Возможно, следует отметить, что эти расчеты производила уже не Мейбл.


[Закрыть]. При таком уровне углекислого газа парциальное давление кислорода в легких составляет около 20 торр, далеко за пределами выживания для человека. Поэтому долгие годы на этих вычислениях основывалась ошибочная уверенность, что без дополнительного кислорода достичь вершины Эвереста не удастся. Теперь, оглядываясь назад, нетрудно понять, откуда взялась эта ошибка. Дело в том, что выше 5500 м зависимость между высотой и парциальным давлением углекислого газа в альвеолах уже не линейная, поскольку там начинается значительное учащение дыхания. Соответственно, парциальное давление кислорода в альвеолах на вершине Эвереста гораздо выше, чем предполагалось (35 торр, а не 20), и при нем вполне можно существовать, как продемонстрировали многочисленные альпинисты. Этот пример показывает, как рискованно экстраполировать выводы за пределы исследованной области (результаты исследований Мейбл ограничивались отметкой 4270 м), поскольку нет гарантии, что отмеченные закономерности сохранятся.

Где-то в 1920 г. Мейбл исчезла с научного горизонта. Много лет спустя выяснилось, что она живет в Оксфорде, недалеко от факультета физиологии, а в 1972 г., на столетний юбилей, Оксфорд наконец вручил ей заслуженный диплом.{11}11
  Обратите внимание, что пунктирные линии для O2 и CO₂ относятся к левой оси графика, а кривая зависимости атмосферного давления от высоты – к правой.


[Закрыть]

Взгляд свысока

Пониженное содержание кислорода – это основной неблагоприятный фактор для человека, забравшегося на вершину горы, однако помимо него имеются и другие – холод, обезвоживание, солнечные ожоги. Солнечное излучение на большой высоте необычайно интенсивно, поскольку, во-первых, легче проникает через разреженный воздух, а во-вторых, солнечные лучи отражаются от снега и льда, так что можно сильно обгореть. На высоте также уменьшается влажность, поскольку с понижением температуры и атмосферного давления снижается содержание водяного пара в воздухе. Обезвоживание, усугубленное учащенным дыханием, представляет серьезную опасность, поэтому на высоте важно много пить, чтобы возмещать влагу, испаряющуюся из легких в процессе дыхания. Обеспечить это нелегко, поскольку придется тащить на себе либо воду, либо горючее, чтобы растапливать снег. Однако самую главную опасность представляет холод. Температура понижается примерно на 1° С через каждые 100 м подъема, поскольку с расширением воздух теряет тепловую энергию. К температурному спаду добавляются резкие ветры, повышающие «ветро-холодовый индекс». Некоторые альпинисты лишались из-за обморожения фаланг пальцев рук и ног. Например, во время экспедиции 1988 г. на печально знаменитую стену Каншунг Эвереста Стив Венаблз потерял три с половиной пальца на ногах, а Эду Вебстеру пришлось ампутировать три пальца ног и крайние фаланги восьми пальцев рук. Остальные участники экспедиции погибли. Почему так случилось и как справляется организм с предельно низкими температурами, рассказывается в главе 4.

В омут с головой

Когда я прибыла в Пуэрто-Рико, у меня был нулевой опыт подводного плавания, что уж говорить о погружении на морское дно. Уезжала я другим человеком. Плавание с аквалангом среди коралловых рифов приворожило меня на всю жизнь.

Приехала я тогда в исследовательский институт в Сан-Хуане, столице Пуэрто-Рико. В этом институте, разместившемся в старинном каменном форте, который лепится к городской стене на высоком приморском утесе, изучается работа нервных клеток, возможные связи между нервной и иммунной системой, а также множество редких и прекрасных созданий, обитающих на острове и в окружающих морских водах. Кроме научных лабораторий у института имеется общежитие для гостей издалека, вроде меня. И хотя большую часть времени я проводила в здании института, два раза мне удалось побывать на коралловых рифах, обрамляющих остров.

В первую поездку, экипировав меня аквалангом, друзья пошлепали со мной по мелководью, окаймляющему коралловый атолл, пока я привыкала к аппарату. Заглядевшись на рыбешек, снующих над песчаным дном, я опомнилась, только когда начала задыхаться, а мой товарищ, вместо того чтобы помочь, наоборот, пытался заставить меня окунуться с головой. Я запротестовала – в баллоне кончился газ. «Ничего страшного, – ответил мой товарищ. – Поплаваем с трубкой».

Так я попала в подводный рай.

Поводя головой туда-сюда в такт движениям плавного подводного балета, я видела, как струятся по течению мои волосы. Вокруг роились мириады рыбок, переливающихся, будто самоцветы, всеми цветами радуги. Маленькие и юркие, в сине-желтую полоску, такие плоские, что анфас становятся совершенно невидимыми. Еще какие-то, синхронно, всем косяком, петляющие между расщелинами рифа. Рыбы в черных и фиолетовых пятнах; с глазами на хвостовом плавнике, с реющим, будто вуаль, спинным плавником; разодетые в серебряное с голубым или закутанные в аляповатые лоскутные одеяла. Вот проплыла вальяжно стая больших угрюмых серо-коричневых груперов. Коралловая рыбка с розовыми и оливковыми пятнами ринулась в укрытие. Я держала в руке маленький пакетик с крошками сыра, стоило слегка его приоткрыть, и на запах тут же слетались голодные попрошайки. Кто бы мог подумать, что рыб интересует сыр… Что-то коснулось моей ноги, и, опустив взгляд, я увидела небольшую рыбку с надутыми, будто силиконовыми, губами, покусывающую мою лодыжку. Очарованная этим невероятным подводным царством, я постоянно забывала, что надо время от времени всплывать на поверхность, чтобы глотнуть воздуха.

Через три дня рассвет выдался серым и облачным – по-моему, не самая благоприятная обстановка для первого урока погружения с аквалангом. По дороге мои спутники в двадцать пятый раз повторяли инструкции: «Держись поближе к нам… Чуть что, сразу всплывай… На подъеме обязательно выдыхай, не забудь… Не переохлаждайся…» Я прилежно мотала на ус. В доке начал моросить дождь. Прыгая по волнам, мы направили катер к рифу и зачалились с подветренной стороны небольшого лесистого островка. Катер покачивался на волнах, над головой собирались грозовые тучи. Я перегнулась через борт, пытаясь разглядеть риф, но вода была мутной после вчерашнего шторма, поднявшего тучи песка со дна. Я осторожно погрузилась в песочную взвесь, перевалила за спину тяжелый газовый баллон и застегнула грузовой пояс. Думала, что погружусь сразу, но оказалась на удивление плавучей.

– Ничего страшного, – сказали мне. – Хватайся за якорную цепь и по ней перемещайся ко дну, мы пойдем сразу за тобой.

Я послушно последовала совету, но как ни старалась, перебирая руками, двигаться вдоль цепи, меня упорно выталкивало на поверхность, будто поплавок. И воздух из баллонов почему-то никак не поступал.

– Что такое? Боишься? – спросил один из товарищей, заметив мои кульбиты.

– Да, – ответила я тихо и осознала, что на самом деле я просто в ужасе. Многочисленные напоминания обязательно выдыхать во время срочного всплытия, чтобы легкие не разорвались, не прошли даром.

– Ладно, – сказал он. – Давай в лодку. Страх под водой ни к чему.

– Но…

– Нет уж, прости. Давай в лодку.

Я обреченно перевалилась через борт и проехалась на брюхе, как выброшенный на берег тюлень. Остальные, покивав друг другу, по очереди кувырнулись спиной в воду и, небрежно махнув рукой, исчезли в глубине. Я, в слезах, уселась в рубке. Дождь с шипением хлестал по волнам. Я чувствовала себя лишней – причем по собственной вине, ведь мне предоставили возможность, а я струсила и не смогла ею воспользоваться.

Из состояния уныния меня вывел оклик. Черная мокрая фигура высунулась из воды и, вынув загубник, спросила:

– Ну что, попробуешь еще? У меня осталось воздуха на час. Сплаваем к рифу?

В этот раз дело пошло на лад. Я легко погрузилась и не испытывала трудностей с дыханием. Теперь-то я понимаю, что в прошлый раз, наполнив легкие воздухом, я от страха забыла выдохнуть, отсюда и плавучесть, и невозможность вдохнуть из баллона – не потому что в нем кончился воздух, а потому что в легких не было места.

Я нырнула, и перед моими глазами раскинулся риф. Для человека с зоологической подготовкой вроде меня это неизгладимое впечатление. За любым, даже самым крохотным пятачком рифа можно было бы наблюдать часами (и воздуха в моем акваланге вполне хватило бы). Вот многощетинковые черви-полихеты, неустанно сжимаясь и распрямляясь, раскрывают перистые, похожие на цветы, жабры, чтобы, прогоняя через них воду, отлавливать свою пищу – мельчайшие микроорганизмы. Между ними сидит, почти неразличимый, крохотный краб, и только блестящие глаза выдают его. Вот актинии лениво шевелят струящимися по течению щупальцами, готовыми мгновенно сомкнуться вокруг коснувшейся их жертвы. Вот рыбы-попугаи, сверкающие оранжево-белой чешуей под защитным слизистым коконом. И конечно, сам риф – мириады полипов, похожих на цветы, но на самом деле принадлежащих к животному миру, связанных между собой протоплазменными шоссе, протянутыми в толще защитного панциря, образуемого колонией. В клетках коралловых полипов содержится одноклеточная сине-зеленая фотосинтетическая водоросль, которая поглощает из атмосферы углекислый газ и тем самым обеспечивает питательные вещества своему хозяину, обрекая его при этом на обитание в верхнем слое морских вод. Этот пожизненный симбиоз растения и животного играет важную роль в углеродном круговороте нашей планеты, поскольку коралловые полипы усваивают углекислый газ, превращая его в карбонат кальция – известняк, из которого и формируется риф.

А вот колонии оболочников, раскрашенных в желто-лиловый. В молодости они вполне подвижны и обладают развитой нервной системой, но в середине жизненного пути перестают двигаться, прикрепляются к камню и больше с него не сходят. Нервная система у них за ненадобностью атрофируется. Вот оно, наглядное предостережение для всех, кто ведет сидячий образ жизни…

2. Жизнь под гнетом

Отправляющиеся на кораблях в море, производящие дела на больших водах, видят дела Господа и чудеса Его в пучине.

Псалом 106

Из космоса Земля выглядит переливающимся бирюзовым шаром, висящим посреди кромешной темноты. Видя ее такой, мы как нельзя лучше понимаем, что наш мир – это мир воды. Обитаемая суша составляет очень незначительную часть, едва ли четверть поверхности планеты, и в основном сосредоточена с одной стороны. Так что даже человеку, никогда не бывавшему на взморье, не уйти из-под власти океанов, ведь именно там формируется погода и рождаются бури. Океанские течения (особенно знаменитое Эль-Ниньо) влияют на весь мир, неся в одни области засуху и голод, а в другие – затяжные ливни. Моей родной Англии мягкий климат и долгие месяцы теплой погоды обеспечивает Гольфстрим, несущий тепло ее берегам. Однако, несмотря на огромные размеры (260 млн кв. км) и несомненную важность в нашей жизни, океаны по-прежнему остаются малоизученными. Мы плещемся на мелководье континентального шельфа и даже сегодня, ступив на поверхность Луны, не можем полноценно исследовать океанские глубины.

Самое глубокое место на Земле – Марианская впадина в Тихом океане, глубина которой составляет 11 034 м. Эверест скроется в ней по самую макушку, и еще останется 2000 м. Для человека она практически недосягаема. Даже средние морские глубины, около 4000 м, недоступны для нас без подводных аппаратов. И тем не менее глубина не перестает нас манить – возможно, именно своей недоступностью. В культуре любого народа живут предания о мифических подводных чудовищах. Глубоко под водой находится дворец Посейдона и русалочье царство, там дремлет Кракен{12}12
  Кракен – мифическое морское чудище исполинских размеров, обитавшее, по преданию, у берегов Норвегии. Увековечен в одноименной поэме Альфреда Теннисона.


[Закрыть], там, спасаясь от господнего гнева, нашел убежище Левифан (чудовищный морской змей из финикийской мифологии). Однако действительность, как это часто бывает, причудливее любого вымысла. В 1938 г. изумленному научному сообществу был представлен живой целакант, прежде считавшийся вымершим. Где-то в океанских водах обитает гигантский кальмар, щупальцы которого достигают 18 м, – живьем его никто не видел, но мертвые туши время от времени попадаются в сетях, а клювы не раз обнаруживались в желудках китов. Но самые удивительные из этих созданий – бактерии, описанные в главе 7, живущие у «черных курильщиков» на срединно-океанических хребтах при температуре свыше 100° C и давлении свыше 1000 атмосфер.

И хотя люди постоянно под водой не живут, некоторые, например водолазы на нефтяных платформах в Северном море, могут проводить на глубине значительную часть жизни. Тысячи людей занимаются в свободное время подводным плаванием – с аквалангом, с трубкой и без всякого снаряжения. С какими проблемами им приходится сталкиваться и где предел физически доступной человеку глубины? В этой главе мы расскажем о том, как с развитием возможностей погружения под воду углублялись наши знания о физиологии человека, а также в очередной раз зададимся вопросом, почему некоторые представители животного мира и в подводном плавании преуспели гораздо больше нас.

Физика давления

Помимо нехватки воздуха основная трудность, которую приходится преодолевать ныряльщику, – это увеличение давления. Чем глубже человек погружается, тем выше давление, поскольку возрастает вес давящего сверху водяного столба. При одной и той же высоте столба вода примерно в 775 раз тяжелее воздуха, поэтому разница в давлении воды заметно ощутимее, чем в давлении воздуха: если атмосферное давление на вершине Эвереста (8848 м) уменьшается по сравнению с уровнем моря на две трети, то при погружении на ту же глубину (8848 м) оно в 885 раз возрастет. Давление на дне жидкостного столба определяется высотой столба, плотностью жидкости и силой тяжести. В морской воде давление возрастает примерно на одну атмосферу через каждые 10 м спуска. Ныряльщики обычно измеряют его в единицах атмосферного давления – барах. Так, на глубине 30 м давление составляет 4 бара, складываясь из давления на поверхности (1 бар) и подводного давления (3 бара).

Объем газа изменяется в зависимости от давления. Роберт Бойль (1627–1691) описал этот феномен в своем знаменитом законе, который он сформулировал в оксфордской лаборатории, расположенной неподалеку от той, где работаю я. Он доказал, что (при заданной температуре) произведение давления и объема всегда постоянно, то есть объем, помноженный на давление, дает константу. Таким образом, на глубине 30 м, где давление в четыре раза превышает атмосферное, объем газа сократится до четверти объема на поверхности. Как мы увидим позже, подобное сокращение объема газа на глубине и расширение при подъеме на поверхность, где давление вновь снижается, имеет огромное значение для ныряльщиков.

Первые ныряльщики

Нырять под воду за пропитанием, в поисках спасения или в военных целях люди начали еще в древности. Одно из первых погружений описано в «Илиаде», где греческий воин Патрокл в саркастическом ключе сравнивает возничего колесницы Гектора, который от удара камнем кубарем катится на землю, с ныряльщиком за моллюсками. Другие древнегреческие источники упоминают ныряльщиков за губками, которые пользовались для ускорения спуска и подъема свинцовыми грузами и веревками. Украшения с перламутром свидетельствуют, что в Месопотамии еще в 4500 г. до н. э. добывали со дна перламутровые раковины, а в Японии и Корее профессия ныряльщиц за жемчугом, морскими водорослями и раковинами существует уже около 2000 лет, судя по упоминанию в хронике «Гиси-Вадзин-Ден», написанной, предположительно, около 250 г. до н. э. Кроме того, известно, что греки обучали ныряльщиков для военно-морских действий еще в 400–333 гг. до н. э. Самым знаменитым из них был Сциллий, который, согласно Геродоту, служил персам, поднимая сокровища с затонувших кораблей, но затем переметнулся к грекам и помог им в сражении с персидским флотом, снабдив необходимыми сведениями о противнике и перерезав под водой якорные канаты вражеских кораблей.

Водолазный колокол и герметичный водолазный сосуд – тоже достаточно древние изобретения. Примитивные водолазные колокола были изобретены в XVI в., но лишь после появления ручного насоса, сконструированного Германом Отто фон Герике в 1654 г., стало возможно пополнять запасы воздуха внутри колокола и использовать колокол в практике. Принцип действия такого колокола легко проиллюстрировать на примере пустой стеклянной банки. Переверните ее и погрузите в емкость с водой – вы увидите, что находящийся внутри воздух не дает проникнуть воде внутрь. Однако тут есть подвох. Во-первых, если равновесие банки нарушить, воздух выйдет из-под края, и на его место просочится вода (попробуйте наклонить банку). И во-вторых, объем воздуха под колоколом будет, согласно закону Бойля, сокращаться с увеличением давления: на глубине 10 м от изначального объема останется лишь половина. Поэтому в колокол необходимо подкачивать дополнительный воздух с поверхности.

Водолазные костюмы разрабатывались для морских поисковых работ. В числе первопроходцев было два брата, Джон и Чарльз Дины, организовавшие примерно в 1832 г. собственное «подводное инженерное» дело в районе английского Портсмута. Получилось это очень неожиданно. Спасая лошадей из горящей конюшни, они придумали использовать в качестве дыхательного аппарата шлем от рыцарских доспехов, куда через шланг подкачивался воздух с помощью ручного насоса. Случайное изобретение оказалось настолько эффективным, что было запатентовано для борьбы с пожарами. Вскоре братья поняли, что его можно использовать и для погружения под воду, и к 1828 г. создали усовершенствованный аппарат, состоящий из открытого тяжелого шлема, куда воздух закачивался через кожаный шланг насосом, стоящим на палубе судна. Шлем, при условии что водолаз держит голову прямо, действовал как переносной водолазный колокол, доступ воды в который снизу преграждался накачиваемым сверху воздухом.

Это приспособление с успехом использовалось в течение многих лет для погружений на глубину до 10 м сроком до 30 минут. Однако у него имелся серьезный недостаток: стоило водолазу споткнуться или упасть, в шлем просачивалась вода, и человек мог захлебнуться. Создание герметичного водолазного комплекта, где шлем накрепко соединялся с водонепроницаемым костюмом, решило эту проблему, одновременно создав другую. Теперь закачиваемый с поверхности воздух заполнял не только шлем, но и костюм. Если водолаз погружался слишком быстро или неожиданно, его помощник мог не успеть сравнять давление воздуха с давлением окружающей водолаза воды, и объем воздуха в костюме падал (напомним, что давление, помноженное на объем, есть константа). Голове водолаза в медном шлеме ничего не грозило, а вот костюм угрожающе сжимался, иногда сдавливая грудную клетку так сильно, что повреждались легкие. Водолаз чувствовал себя так, будто его целиком пытаются втиснуть в шлем. В самом худшем случае, если из-за сильного давления отказывал клапан между шлангом и костюмом, «всю кровь и плоть засасывало в шланг, а в костюме оставались лишь кости и ошметки».

Количество воздуха в костюме влияло на плавучесть водолаза и могло плавно регулироваться в меньшую (чтобы облегчить спуск) или большую (чтобы облегчить подъем) сторону. Регулировалось оно самим водолазом, который подкручивал специальный односторонний клапан на боку шлема, определяя, с какой скоростью будет выпускаться воздух, накачиваемый в постоянном ритме через шланг. Опасен был не только недостаток воздуха в костюме, приводящий к «сдавливанию», но и избыток. Если штанины костюма раздувались, что нередко происходило, когда водолаз ползал по дну, его тут же переворачивало вниз головой. Тогда избыток воздуха оказывалось трудно стравить, и водолаз беспомощно всплывал на поверхность. Опытные водолазы и их помощники умели справляться с этими неприятностями и избегать их. К тому же водолазов все чаще задействовали не только для военных и поисковых нужд, но и на строительстве.

Изобретение паровоза в середине XIX в. ознаменовало начало великой железнодорожной эпохи. Железнодорожные пути, протянувшиеся через всю страну из конца в конец, кардинально изменили пейзаж; существующие города разрослись до немыслимых прежде размеров, возникали и строились новые. Пассажиров и грузы стало вдруг возможно перевозить гораздо быстрее и в больших количествах. Для людей того времени это внезапное увеличение скорости сообщения было чем-то сродни росту популярности Интернета в наши дни. Бум, начавшийся в Британии, распространился затем на всю Северную Европу, и к 1850 г. разветвленная железнодорожная сеть уже связала между собой крупные города Франции, Германии, Бельгии и Британии. Целеустремленные инженеры прокладывали тоннели в горах и под речными руслами, перекидывали мосты через реки и устья. И вот тогда-то, при строительстве мостов и тоннелей, рабочие столкнулись с болезнью, которую прозвали «водолазной» или «кессонной».

Кессоны, изобретенные примерно в 1840 г. французским инженером Триже, использовались для строительства фундаментов под опоры мостов. Кессон представляет собой открытую снизу стальную трубу с двойной водонепроницаемой обшивкой, и в конечном итоге эта труба становится частью мостовой опоры. Через внутреннюю часть трубы осуществляется доступ рабочих и вывоз грунта, она заполняется сжатым воздухом, чтобы препятствовать проникновению воды, а в пространство между внутренней и внешней стенками постепенно, по мере того, как кессон уходит в речное дно, заливается сверху цемент. Для более простых работ в речных руслах и гаванях по-прежнему использовались водолазные колокола. Их опускали на дно вместе с сидящими внутри рабочими, и сжатый воздух обеспечивал возможность трудиться в сухости. Если необходимо было свободно перемещаться под водой, задействовали автономных водолазов. Кроме того, сжатый воздух закачивали в тоннели во время строительства, чтобы вода не просачивалась внутрь сквозь пористую породу. Таким образом, очень многие из работающих на строительстве мостов и тоннелей трудились при сжатом воздухе, иногда по восемь часов в день.

Практически с самого начала у тоннельных и кессонных рабочих после возвращения в условия обычного атмосферного давления стали появляться недомогания. Чаще всего рабочие жаловались на кожный зуд. Реже появлялись сильные боли в суставах и мышцах, не дающие распрямиться (поэтому рабочие прозвали эту болезнь «корчами»). Боли эти никогда не возникали при работе под давлением, только при возвращении в нормальные условия (французские врачи Поль и Вателль в первом описании кессонной болезни назвали это явление on ne paie qu'en sortant – расплата на выходе). Риск и симптомы усиливались с увеличением давления и времени пребывания, поэтому водолазы, неизбежно подвергавшиеся воздействию высокого давления, страдали чаще, чем кессонные рабочие. В наиболее серьезных случаях при подъеме на поверхность человек испытывал головокружение, затем наступал паралич, потеря сознания и смерть – и все это в считаные минуты.