Заселяя Арктику, люди столкнулись с чрезвычайно суровыми природными условиями, выжить в которых можно было лишь научившись противостоять холоду — главному врагу человека в этих широтах. Холод оказался жестоким учителем, не дающим времени на раздумья и эксперименты. Но неласковая природа Севера, беспощадно наказывающая за ошибки, позаботилась и о том, чтобы у человека было в достатке шкур животных для изготовления одежды, снега, пригодного для строительства жилища, и тюленьего жира для поддержания огня. На протяжении тысячелетий племена, населявшие Арктику, успешно использовали ее не такие уж скудные ресурсы.
Люди высоких широт, мигрируя, преодолевали сотни и тысячи километров. Мужчины в поисках лучшей охоты покидали дом порой на несколько недель, имея при себе лишь минимум необходимых вещей. Такие походы нередко предпринимались полярной ночью, в самый разгар арктической зимы. В таких условиях, чтобы выжить, человеку нужны знания местных условий, максимум навыков и опыта в умении ориентироваться, охотиться, разводить огонь, укрываться от пурги и так далее. Подобные условия предъявляли не менее высокие требования и к одежде. Пожалуй, не будет большим преувеличением сказать, что чум, иглу или палатка — это всего лишь вспомогательные жилища местных жителей. Основное же свое убежище — одежду — они, наподобие черепахи, носят всегда на себе.
Подчас это единственно надежное укрытие, которое позволяет человеку сохранить жизнь на беспощадном Севере. Именно такой подход народов Севера к своей одежде и предопределил ее основные качества.
В Заполярье одежда должна не только сохранять тепло, но и предохранять от ветра, не давая ему возможности проникать через одежду и уносить тепло. Кроме того, она не должна слишком плотно прилегать к телу, поскольку это, во-первых, уменьшает слой пододежного воздуха, что снижает теплоизоляцию; а во-вторых, препятствует свободному кровообращению, что способствует отморожениям. Помимо уже названных качеств, одежда должна обеспечивать хорошую вентиляцию, так как обильное потоотделение, насыщая одежду влагой, понижает ее изоляционную способность.
Всем этим требованиям в значительной мере соответствует традиционная одежда коренного населения Севера. Так, народы, жизнь которых связана с оленеводством, изготавливали одежду из шкур этого животного.
Например, традиционный зимний наряд эскимосов Канады представляет собой два меховых костюма, надеваемых один поверх другого. Шкуры нижнего костюма обращены мехом внутрь и прилегают прямо к телу, а верхнего — мехом наружу. Каждый костюм состоит из парки-«пуловера» с капюшоном, а также меховых штанов, перчаток и сапог. Двойная прослойка меха защищает все части тела от макушки головы до подошвы ног, на которые вместо носков надевают тапочки из заячьего меха. Отверстие капюшона обшито мехом росомахи, который не мокнет при дыхании человека и поэтому не обмерзает. Вентиляция обеспечивается за счет того, что обе парки носят без пояса, и они свободно свисают, по меньшей мере, до колен. Холодный воздух не поднимается вверх, и поэтому его потоки не могут добраться под парками до тела. Зато окутывающий тело увлажненный тяжелый воздух, опускаясь, легко выходит наружу между паркой и штанами. Кроме того, в пространстве между волосками прилегающей к телу мягкой шерсти постоянно перемещается слой теплого воздуха, который поглощает и уносит пот.
Для изготовления обуви, как правило, берется затылочная часть оленьей шкуры, где кожа наиболее толстая и лучшего качества. Ее долго отмачивают в воде, чтобы шерсть отошла от кожи, а затем скребут ножом. На подошвы идет самая прочная кожа со лба оленей. Для зимних сапог подошва вырезается из оленьей шкуры и пришивается мехом наружу, чтобы нога не скользила по льду. Шьют сухожилиями — большой их пучок находится на спине у оленя.
Одежда из шкур оленя не только хорошо хранит тепло, но и служит замечательным спасательным средством. Если охотник случайно провалится под лед, одежда не дает телу переохладиться и долго держит человека на поверхности, поскольку волос оленя полый. Известны случаи, когда охотники спасались исключительно благодаря традиционной одежде, несмотря на пребывание в ледяной воде в течение нескольких часов.
Все эти качества традиционной одежды были по достоинству оценены полярными исследователями первой трети XX века — вплоть до 40-х годов при изготовлении костюмов полярников за основу брали одежду народов Севера, внося в нее порой весьма существенные изменения, сообразно собственным нуждам и роду деятельности. Вот как описывает типичную полярную одежду середины 30-х годов Н.Н. Урванцев. «Я оделся достаточно тепло и вместе с тем легко. На мне было простое трикотажное и шерстяное белье, шерстяной свитер, меховая рубашка из пыжика мехом внутрь; меховые штаны с корсажем, куда заправлялась рубашка; на ногах — простые и шерстяные носки, длинные, до пояса, мехом внутрь чулки и, наконец, меховые, тоже до пояса, сапоги-«бакари». В сапогах лежала толстая войлочная стелька. Для защиты от ветра поверх всего была надета «ветровая» рубашка с капюшоном и штаны из плотного парашютного шелка. Кухлянку я надевал только при особо сильной пурге».
Тем не менее одежда народов Севера не всегда полностью отвечала запросам участников высокоширотных экспедиций, чей быт и образ жизни сильно отличался от традиционного уклада местных жителей.
Полярная одежда должна сочетать в себе два взаимоисключающих качества — высокую теплоизоляцию и хорошую вентиляцию.
Задача поддержания этого баланса долгое время казалась неразрешимой.
Зачастую участники арктических и антарктических экспедиций испытывали настоящие муки, совершая многокилометровые переходы в промерзшей насквозь одежде. При больших физических нагрузках пот, не успевая впитываться в шерстяное белье, замерзал на одежде постепенно нарастающей коркой. Едва выделившись из тела, пот мгновенно превращался в лед и снег, оседающий на костюме. Очень скоро такая одежда становилась неким подобием фанеры, торчащей самыми невообразимыми складками и углами. Она во многом теряла свои теплозащитные свойства и становилась в несколько раз тяжелее.
«…В течение дня все испарения тела пропитывали мало-помалу нашу верхнюю одежду и, замерзая, превращали ее в настоящий ледяной панцирь. Она становилась настолько жесткой, что, если каким-нибудь образом можно было сбросить ее с себя, она стояла бы сама собой; при каждом движении одежда громко хрустела. Насколько твердой и жесткой она была, можно судить хотя бы по тому, что обшлага моей куртки за время пути натерли мне у запястий глубокие раны до мяса… Когда мы в такой промерзшей насквозь одежде забирались вечером в спальный мешок, лед начинал медленно оттаивать, и на это затрачивалось немало теплоты нашего тела. Тесно прижавшись друг к другу, мы лежали, дрожа и стуча зубами от озноба; проходил, наверное, час, а иной раз и полтора, прежде чем по телу разливалось немного теплоты, в которой мы так нуждались. Наконец одежда наша становилась мокрой и гибкой, но, увы, ненадолго; стоило нам выползти утром из мешка, как одежда снова затвердевала… К тому же каждую ночь во время сна нам приходилось сушить у себя за пазухой или за поясом мокрые рукавицы, носки, стельки из осоки. Мы и без того лежали всегда, словно обложенные мокрыми компрессами. А тут приходилось класть холодные вещи прямо на голое тело!» — вспоминал свой поход к Северному полюсу Фритьоф Нансен.
В еще более плачевном состоянии оказывались спальные мешки, которые ночью впитывали влагу, выделявшуюся при дыхании, и вскоре замерзали до твердости брони. Поэтому часть ночи человек был вынужден теплом собственного тела растапливать заледенелый спальник, а остаток ночи проводить в этаком «болотце». Утром, выбравшись из мешка, надо было заткнуть чем-нибудь его отверстие, чтобы оно не успело сжаться на морозе и вечером в него можно было влезть.
Для того чтобы предотвратить намерзание льда, в спальном мешке достаточно оставить открытым отверстие и дышать через него. На практике это сделать довольно трудно — во сне человек через некоторое время все равно оказывается в спальнике с головой. Любопытную попытку разрешить эту проблему предпринял норвежец Стайб, которому для похожа к Северному полюсу изготовили спальные мешки со специальными тесемками, стягивающимися на шее и не позволявшими хозяину мешка забраться в него с головой.
До середины шестидесятых годов для пошива полярной одежды широко использовался мех различных животных. Чаще всего этим мехом утеплялись кожаные костюмы. Нередко изготавливалась стеганая одежда на гагачьем пуху или вате. Комплект полярной одежды того времени состоял из шелкового и теплого шерстяного белья, поверх которого надевались брюки на гагачьем пуху или верблюжьей шерсти, шерстяной водолазный свитер и короткая теплая куртка. Некоторые полярники носили длинные рубашки на оленьем меху и такие же брюки. Верхняя одежда шилась из плотной ветрозащитной ткани. Г олову защищала шапка с кожаным верхом и меховой капюшон. В особенно сильные морозы на свитер надевали кожаную куртку на фланелевой подкладке, а под шапку — шерстяной подшлемник. Полярный наряд довершали длинный шерстяной шарф и шерстяные перчатки плотной вязки. Спальные мешки были из меха собаки или росомахи с пуховым вкладышем.
Ассортимент обуви у наших полярников остается неизменным по сию пору — унты, валенки, резиновые сапоги. Раньше унты шили из лисьего меха, теперь — из облагороженной овчины. Унты считаются менее удобной обувью, так как башмак из кожи холодит ногу, намокает в снегу и долго сохнет. Валенки с припаянной резиновой подошвой лучше, чем с калошами. Вовсе без калош по острому насту долго не походишь.
С началом масштабных работ в Антарктике людям пришлось приспосабливаться к еще более жестким физико-географическим условиям, чем в арктическом Заполярье. Порой термозащитные свойства полярных костюмов были недостаточными, а в условиях антарктического высокогорья и нехватки кислорода такая одежда оказывалась слишком тяжелой и громоздкой. Кроме того, исследовательская фаза освоения Арктики во многом сменилась производственной, что тоже требовало соответствующих изменений в полярной одежде. С каждым годом все больше людей работало в Заполярье, и обеспечить всех исключительно меховой одеждой стало невозможно. Начались поиски новых материалов, исследования по сравнению основных видов климатической одежды, работы по изучению теплового состояния человека в различных метеоусловиях.
Было установлено, что эффективность утепления зависит не только от особенностей кровоснабжения, но и от таких чисто физических причин, как, например, радиус кривизны разных участков тела. Поэтому плечи, спина, живот зябнут меньше, чем кисти рук, ступни, голени. И чем меньше радиус кривизны, тем эффективнее должно быть утепление. В Советском Союзе была разработана одна из наиболее удачных моделей полярной спецодежды — костюм КАЭ. Это комплект, состоящий из удлиненной куртки и комбинезона. Куртка имеет капюшон и ветрозащитный клапан, закрывающий нижнюю часть лица, низ куртки стягивается затяжниками. Утеплителем в костюме служит верблюжья шерсть, уложенная между двумя слоями марли, и капроновая ветрозащитная пленка, обладающая очень малой воздухопроницаемостью (20 куб. дм/с на кв. м). В качестве материала верха долгое время применялись хлопчатобумажные ткани. Однако они подвержены в холоде повышенному разрушению и истиранию, быстрее теряют формоустойчивость, впитывая влагу, смерзаются, делая одежду жесткой, малорастяжимой, неудобной в носке.
С конца 80-х годов в качестве материалов верха стали применять ткани из полиэфирных текстурированных нитей (мэлановая и оксалоновая ткани), которые и при пониженных температурах не теряют эластичности, остаются мягкими, износостойкими, отличаются легкостью и удобством в носке. Кроме того, эти ткани обладают стойкостью к воздействию нефтепродуктов, хорошо очищаются путем химической чистки. Костюмы КАЭ на верблюжьей шерсти с верхом из тканей полиэфирных текстурированных нитей превосходят по всем показателям (особенно по способности противостоять совокупному действию холода и ветра) другие образцы высокоширотной спецодежды, хотя при длительной работе в условиях сверхнизких температур даже его ветрозащитные свойства оказываются недостаточными.
В странах Западной Европы и США проводились работы по созданию климатической одежды из различных синтетических материалов: лавсана, нитрона, поливинилхлоридов, полиакрилонитрона, нейлона-б, полиэстера, поливиниалкоголя, винилона. Однако применение такой одежды в высоких широтах оказалось весьма ограниченным, поскольку достаточного теплозащитного эффекта она не давала.
Для обеспечения влагонепроницаемости утепленной одежды в качестве материала верха было предложено использовать плотные ткани с пропитками или текстильные материалы с пленочным покрытием. Их общим недостатком является паронепроницемость. Влажный пар скапливается на внутренней поверхности до насыщения, а потом конденсируется. Образующийся конденсат увлажняет утеплитель, что резко снижает теплозащитные свойства одежды. Кроме того, эти материалы оказались неморозостойкими, на холоде становились жесткими и ломкими. Схожими недостатками обладает капрон.
Изобретение мембранных тканей и материалов произвело настоящую революцию в сфере производства снаряжения для полярных экспедиций — одежды, спальных мешков и обуви, которые одновременно сочетают в себе отличные термо-, ветро-, влагозащитные свойства с хорошей вентиляцией, препятствующей конденсации влаги, выделяемой человеком при дыхании и потоотделении. Мембранные материалы — «дышащие», размеры их пор таковы, что они пропускают влажный пар изнутри, но препятствуют проникновению влаги снаружи.
Современная полярная одежда и обувь — продукт высоких технологий, конгломерат последних достижений различных направлений физики, химии, биологии, физиологии, анатомии — может противостоять самым жестким физико-географическим условиям, уменьшить их воздействие на человека, сохранить его высокую работоспособность и обеспечить определенный уровень комфорта.
Оптимальный вариант высокоширотного костюма — три слоя одежды: термобелье, шерсть или флис и, в зависимости от погоды, штормовой или пуховый комбинезон или куртка.
Основная функция каждого слоя одежды — сохранение тепла и транспортировка влаги к вышележащему слою с последующим ее выводом наружу. Это достигается применением новейших мембранных материалов. Незаменима в высокоширотном путешествии пуховая куртка. Пуховка при своей относительной легкости способна сохранять тепло в самые лютые морозы. Наполнителем в ней может быть не только пух, но и различные синтетические материалы.
Пух очень хороший теплозащитный материал. Он мягкий, гигроскопичный, легкий, хорошо восстанавливает свои размеры после сжатия. Все это позволяет создавать одежду большой толщины, которая при этом не сковывает движения, комфортна в широком диапазоне температур и при работах различной интенсивности.
Как правило, используется гусиный или утиный пух. Они мало чем отличаются друг от друга, но утиный пух считается менее долговечным. Теоретически существует еще гагачий пух, обладающий замечательными свойствами: он не впитывает влагу, очень легкий, не сваливается. Гагачий пух считается лучшим теплоизоляционным материалом. Он почти невесом. Чтобы очистить пух от мусора, его бросают на растянутую рыболовную сеть и бьют палкой, при этом пух не разлетается даже на ветру, так сильно он наэлектризован. Кроме того, пух не намокает под дождем. Однако всеми этими качествами обладает только пух, взятый из гнезда, куда его положила гага, нащипав на своей груди. Пух, полученный от убитой птицы, едва ли лучше ваты. Поэтому одежда из «живого» гагачьего пуха шьется в очень ограниченном количестве и цены на нее чрезвычайно высоки. Одним из наиболее важных показателей качества пуховой куртки считается не количество использованного пуха, а его способность восстанавливать свой объем после сжатия, что в свою очередь зависит от степени его очистки. На изделиях этот показатель обозначается fill power (F.p.). Для одежды, предназначенной к использованию в высокоширотном путешествии, f.p. должен составлять не менее 650 кубических дюймов.
Из синтетических наполнителей в России чаще всего встречается очень легкий и компактный Thinsulate — искусственный аналог гусиного пуха. Используются также Thermolite, Polarguard, Daune, Quallofil. Все они являются высококачественными утеплителями, которые, благодаря сочетанию специальных волокон, надежно сохраняют тепло и в то же время позволяют испаряться излишкам влаги.
