Зона смерти на Эвересте: что происходит с телом выше 8 000 метров
Зона смерти — это высоты выше примерно 8 000 метров (26 247 футов), где давление воздуха падает ниже 35 % от уровня моря и тело уже не может акклиматизироваться: кислород расходуется быстрее, чем поступает. На Эвересте, высота которого 8 849 м, давление воздуха составляет около трети от давления на уровне моря, хотя доля кислорода в воздухе всё те же 21 %. Большинство альпинистов на такой высоте дышат кислородом из баллонов.
«Зона смерти» звучит как стена в небе, но на самом деле это условность: круглое число, за которым защитные механизмы организма перестают справляться. В этой статье — откуда взялась цифра, насколько разрежен воздух на вершине Эвереста, что врачи измерили в крови альпинистов и как несколько человек дошли до вершины без кислорода из баллонов. Это описание физики и физиологии, а не руководство по восхождению.
Главные идеи
- Зона смерти начинается примерно с 8 000 м; все 14 гор выше этой отметки, «восьмитысячники», расположены в Гималаях и Каракоруме, а высота Эвереста — 8 849 м.
- Доля кислорода в воздухе на любой высоте остаётся около 21 %; падает давление: вдвое примерно на 5 500 м и почти втрое (253 торр) на вершине Эвереста.
- Это всё равно что дышать у моря воздухом, где всего около 7 % кислорода; в пробах крови, взятых на высоте 8 400 м, парциальное давление кислорода составляло лишь около 25 мм рт. ст.
- Акклиматизация занимает от нескольких дней до недель и имеет предел: выше 8 000 м организм слабеет даже в покое, поэтому большинство альпинистов используют кислород из баллонов и проводят там мало времени.
- Райнхольд Месснер и Петер Хабелер в 1978 году поднялись на вершину без кислорода из баллонов, хотя многие считали это физиологически невозможным.
Что такое зона смерти на Эвересте?
В альпинизме зоной смерти называют высоты, на которых давления кислорода не хватает, чтобы надолго поддерживать жизнь человека. Границу обычно проводят на 8 000 метрах (26 247 футов), где давление воздуха ниже примерно 356 миллибар против 1 013 на уровне моря. Идея восходит к швейцарскому врачу Эдуарду Виссу-Дюнану, который в начале 1950-х писал о «смертельной зоне». Вершины 14 гор выше 8 000 метров, всех в Гималаях и Каракоруме в Азии, лежат внутри неё.
Эверест — самая высокая из них. Его высоту, 8 848,86 метра, установили в ходе совместных измерений Китая и Непала, о результатах которых объявили в декабре 2020 года; обычно её округляют до 8 849 м. Таким образом, вершина лежит примерно на 850 метров выше начала зоны смерти.
Давление падает с высотой плавно, поэтому чёткой границы нет: на высоте 7 999 метров с телом ничего не меняется. Некоторые исследователи, например в высокогорном институте в Боливии, оспаривают саму идею строгой «зоны» и напоминают, что в ряде медицинских и природных условий люди переносят очень низкий уровень кислорода. Цифра полезна тем, что примерно отмечает высоту, на которой здоровый человек, поднявшийся из низин, расходует кислород быстрее, чем его способен восстановить любой отдых.
Насколько разрежен воздух на вершине Эвереста?
Доля кислорода в воздухе на вершине не меньше, чем внизу: на любой высоте, куда поднимаются люди, он составляет около 20,9 %. Падает общее давление. Давление воздуха уменьшается вдвое примерно на 5 500 метрах — это высота базового лагеря Эвереста. На вершине давление напрямую измерили в октябре 1981 года: 253 торр, а в мае 1997 года результат совпал с точностью около 1 торра. В дни, когда на гору обычно ходят, оно составляет 251–253 торр против 760 торр на уровне моря, то есть около 33 %.
Парциальное давление кислорода падает в той же пропорции. Простой расчёт показывает эффект: на уровне моря кислород даёт 0,21 × 760 ≈ 160 торр, на вершине — всего 0,21 × 253 ≈ 53 торр. Иначе говоря, в каждом вдохе на вершине примерно треть молекул кислорода от вдоха у моря: это всё равно что дышать воздухом, в котором кислорода только около 7 % (0,21 × 0,33).
Давление немного меняется и с погодой, и с сезоном. Врач и альпинист Том Хорнбейн писал, что физиологи когда-то считали: на самой вершине даже акклиматизированный человек не сможет выполнять никакой работы. Первое восхождение в 1953 году, совершённое Эдмундом Хиллари и Тенцингом Норгеем, показало, что это не так.
Что делает организм и почему не справляется?
Когда парциальное давление кислорода падает, организм реагирует. Вы дышите глубже и чаще, сердце бьётся быстрее, а за дни и недели кровь вырабатывает больше красных клеток — это и называется акклиматизацией. В исследовании 2009 года в журнале New England Journal of Medicine у 10 альпинистов брали артериальную кровь при подъёме и спуске на Эвересте. Гемоглобин у них вырос настолько, что содержание кислорода в артериальной крови оставалось на уровне моря или выше вплоть до высоты 7 100 метров.
Выше этой отметки компенсации уже не хватает. На высоте 8 400 метров, где барометрическое давление составляло 272 мм рт. ст., среднее давление кислорода в артериальной крови альпинистов было всего 24,6 мм рт. ст. — у здорового человека на уровне моря оно примерно от 80 до 100 мм рт. ст., — а содержание кислорода в крови оказалось на 26 % ниже, чем на 7 100 метрах. Альпинисты дышали так часто, что углекислого газа в крови оставалось около трети от нормы. Поэтому в зоне смерти люди медлительны, быстро устают и не восстанавливаются отдыхом: организм расходует запасы кислорода быстрее, чем успевает их пополнять, страдают пищеварение и сон.
Важно и то, как быстро происходит перемена. Хорнбейн отмечает, что неакклиматизированный человек, внезапно оказавшийся на высоте Эвереста, как воздухоплаватели XIX века, потерял бы сознание за пару минут. Альпинисты выживают лишь потому, что неделями поднимаются постепенно, а на самой большой высоте ограничивают время пребывания.
Как люди выживают в зоне смерти и что такое горная болезнь?
Большинство альпинистов выше 8 000 метров дышат кислородом из баллонов через маску: так в каждом вдохе его оказывается больше. Им пользовались и первые люди на вершине — Хиллари и Тенцинг в 1953 году. 8 мая 1978 года австриец Петер Хабелер и итальянец Райнхольд Месснер совершили первое восхождение без него. Многие считали это физиологически невозможным, и этот подвиг до сих пор относят к крайним достижениям человеческой физиологии.
Высотная болезнь начинается гораздо ниже зоны смерти. По описанию британской Национальной службы здравоохранения (NHS), горная болезнь может возникнуть выше примерно 2 500 метров, обычно через 6–10 часов после подъёма: головная боль, потеря аппетита, тошнота, усталость, головокружение и плохой сон. Она вероятнее, если подниматься быстро, и обычно проходит за один–три дня при отдыхе.
Тяжёлые формы — отёк лёгких или мозга. Спутанность сознания, потеря равновесия, одышка в покое, влажный кашель или синие губы — признаки, при которых, как сказано на сайте NHS, нужна срочная медицинская помощь и спуск на меньшую высоту. Поэтому правило горной медицины простое: подниматься медленно, отдыхать при недомогании и спускаться, если симптомы усиливаются.
Как VJOURNAL SMART BOOK показывает разреженный воздух
Глава «Высоко в горах» в бесплатном учебнике SMART BOOK «Всё обо всём» на VITON13 SCHOOL показывает эти цифры в пяти коротких эпизодах. Рядом с текстом — живая 3D-картинка горы, которую можно вращать пальцем или мышью, а под ней — ползунок высоты от уровня моря до вершины Эвереста.
Потяните ползунок вверх, и песочница сразу пересчитает всё: давление воздуха, полоску кислорода, которая сокращается до трети, и температуру кипения воды, падающую на вершине примерно до 70 °C. Глава заканчивается тремя фактами и викториной из трёх вопросов, а цифры взяты из источников, перечисленных ниже.
Простыми словами
Представьте комнату, где с каждым вдохом вам выдают 100 крошечных бусин кислорода. У моря вы получаете все 100. На полпути к вершине Эвереста — 50, а на самой вершине только около 33. Воздух вы вдыхаете всё тот же, просто его в каждом вдохе гораздо меньше.
Попробуйте сами
Откройте главу «Высоко в горах» учебника SMART BOOK «Всё обо всём», передвиньте ползунок высоты примерно на 5 500 м, а затем на вершину Эвереста и запишите давление и температуру кипения воды.
Ожидаемый результат
Около половины давления на уровне моря на 5 500 м, около трети (0,33 атм) на вершине, давление кислорода около 0,07 атм и вода, кипящая примерно при 70 °C.
Проверьте себя: На вершине Эвереста в воздухе всё те же около 21 % кислорода. Почему же дышать там так трудно?
Потому что общее давление воздуха там примерно втрое ниже, чем у моря, и в каждом вдохе втрое меньше молекул кислорода, хотя его доля остаётся прежней.
Вопросы и ответы
На какой высоте начинается зона смерти?
Примерно на 8 000 метрах (26 247 футов), где давление воздуха ниже около 356 миллибар. Это условность, а не резкая линия, потому что давление с высотой падает постепенно.
Можно ли подняться на Эверест без кислорода из баллонов?
Некоторым это удавалось: первыми были Райнхольд Месснер и Петер Хабелер 8 мая 1978 года. Большинство альпинистов пользуются кислородом из баллонов, а те немногие, кто обходится без него, всё равно нуждаются в неделях акклиматизации.
Почему её называют зоной смерти?
Потому что выше примерно 8 000 метров организм не может акклиматизироваться: он расходует запасы кислорода быстрее, чем успевает их восполнить, и долгое пребывание без дополнительного кислорода ведёт к потере работоспособности. Опасность усиливают падения и ошибочные решения, принятые в стрессе.
Сколько гор находятся в зоне смерти?
Четырнадцать — «восьмитысячники», все в Гималаях и Каракоруме. Самая высокая из них — Эверест, 8 849 метров.
Бывает ли горная болезнь ниже зоны смерти?
Да. Она может начаться выше примерно 2 500 метров, обычно с головной боли, тошноты и плохого сна, и часто проходит при отдыхе. Спутанность сознания, одышка в покое или потеря равновесия требуют срочной медицинской помощи и спуска.
Зона смерти начинается примерно с 8 000 метров, где давление воздуха составляет около трети от давления у моря и тело не может приспособиться; на Эвересте в каждом вдохе около трети того кислорода, что вы получили бы у моря. Чтобы увидеть, как давление и полоска кислорода падают под вашим ползунком, откройте бесплатную главу «Высоко в горах» книги VJOURNAL SMART BOOK.
Источники и дальнейшее чтение
- PubMed: Grocott et al., Arterial blood gases and oxygen content in climbers on Mount Everest (NEJM, 2009) ↗Источники проверены:
- PubMed: West, Barometric pressures on Mt. Everest: new data and physiological significance (J Appl Physiol, 1999) ↗Источники проверены:
- PBS NOVA: Hornbein, Higher than Everest? (and West, Climbing without O’s) ↗Источники проверены:
- NHS: Altitude sickness ↗Источники проверены:
- Wikipedia: Death zone (mountaineering): the 8,000 m convention and Wyss-Dunant ↗Источники проверены: