Senza andare agli albori delle attività subacquee, quando si utilizzavano conchiglie levigate e lucidate fino a renderle trasparenti, si deve comunque riconoscere che la prima esigenza dell'uomo che opera in mare è quella di vedere chiaramente l'ambiente circostante.
Le caratteristiche di rifrazione dell'aria e dell'acqua rispetto all'occhio umano sono differenti: i nostri occhi, infatti, sono “ottimizzati” per la vita sulla terra e quindi non ci permettono di vedere con una sufficiente nitidezza quando siamo immersi in acqua. Per rifrazione si intende la deviazione subita da un'onda (va ricordato che la luce è un'onda di “segnale” ad elevatissima frequenza) che si verifica luogo quando la stessa si sposta da un mezzo fisico ad un altro nel quale le caratteristiche di propagazione dell'onda nel mezzo risultino differenti.
In pratica accade che, nel passaggio dal mezzo fisico “cornea” al mezzo fisico “acqua”, la rifrazione sia tale da rendere difficile vedere distintamente; si deve aggiungere anche che, in immersione, alcune caratteristiche necessarie alla corretta visione di un oggetto (quali la luminosità ed il contrasto, specie nei casi in cui l'acqua non sia perfettamente limpida) sono decisamente inferiori a quanto avviene in aria. Quando siamo immersi vediamo le immagini poco chiare e sfocate, un po' come se avessimo un difetto di vista (ipermetropia, miopia, ecc). Ecco spiegato il motivo per il quale da alcune decine di anni (praticamente da un secolo) ci sono tantissime ricerche e progetti per la realizzazione di strumenti che consentano all'uomo di vedere distintamente quando si trova in immersione.
Osservando un oggetto mentre siamo immersi ad occhio nudo lo percepiremo più piccolo, rispetto alle sue dimensioni reali.
I primi scafandri per sommozzatori presentavano un vetro, posto ad alcuni centimetri dal viso dell'utilizzatore: lo strato di aria presente tra il vetro e gli occhi rende possibile vedere in maniera nitida gli oggetti che si trovano in mare, al di fuori del vetro. Di contro la distanza del vetro dagli occhi determina un effetto “lente di ingrandimento” tale per cui percepiremo gli oggetti con dimensioni maggiorate rispetto a quelle reali. Quanto più il vetro è lontano dal viso quanto maggiore risulterà essere l'ingrandimento (va comunque specificato che non siamo di fronte ad un cannocchiale, gli ingrandimenti saranno comunque di entità sostanzialmente modesta).
E' inutile dire che tutti questi problemi di ottica hanno costituito la base di partenza per gli innumerevoli progetti relativi a maschere di varie fogge sviluppate nei più disparati angoli del globo nel corso di quasi un secolo.
La maschera per come la conosciamo oggi non è stata l'unica strada percorsa dai vari progettisti: l'evoluzione però ne ha sicuramente decretato l'indiscussa superiorità rispetto ad altri filoni di progetto.
In particolare nel 1920, negli Stati Uniti, fu chiesto un brevetto per una maschera dalla forma piuttosto bizzarra che avrebbe dovuto garantire ai sommozzatori con scafandro di scendere in mare con equipaggiamento più snello e confortevole.
La maschera in questione era di fatto un cappuccio stagno in cui erano fissati a tenuta dei vetri, in corrispondenza degli occhi dell'utilizzatore, e nel quale era possibile fissare uno snorkel o un condotto di alimentazione d'aria in corrispondenza della bocca.
Superato lo shock iniziale derivato dalla scoperta che quando indossiamo la maschera sembriamo il protagonista di un film horror rimangono comunque alcuni dubbi in relazione al tipo di utilizzo di questo oggetto.
Osservando la disposizione del condotto di aerazione nella figura seguente si può verificare che il tubo ostacola la corretta percezione visiva dell'ambiente esterno (un oggetto tra gli occhi complica la corretta sovrapposizione delle immagini acquisite da ciascun occhio e quindi può falsare la percezione della profondità). Secondariamente pare che il tubo debba essere costantemente tenuto in bocca (penetra parecchio da quanto si può osservare nella figura) e quindi la scomodità complessiva è indiscutibile.
Gli scafandri tradizionali, inoltre, non richiedono compensazione dei timpani in quanto all'interno degli stessi si mantiene una pressione indipendente da quella relativa alla profondità di immersione.
Questo tipo di maschera è invece evidentemente pensato per chi debba operare a basse profondità, in quanto è necessaria la compensazione (non si può mantenere una pressione interna molto differente da quella esterna perché il cappuccio non è rigido) ed il materiale che costituisce il cappuccio (presumibilmente gomma naturale a giudicare dall'anzianità del documento) se sottoposto ad elevate pressioni (elevate profondità) sarebbe fortemente schiacciato sul capo dell'utilizzatore creando una potenziale condizione di pericolo.
A bene vedere, il documento brevettuale si riferisce in particolare ad una “swimming mask” e non ad una “dive mask” e quindi è confermata la particolare idoneità a lavorare in condizioni di scarsa pressione idrostatica.
Come detto, questo filone di ricerca non ha portato risultati tecnici particolarmente interessanti, tanto che praticamente tutte la maschere per immersione e nuoto sono dei precursori delle maschere che utilizziamo attualmente, anticipando molte caratteristiche tutt'oggi di primario interesse.
Risale al 1955 una maschera granfacciale provvista di una opportuna canalizzazione per essere associata ad un gruppo di fornitura di aria (non ci è dato sapere se si trattasse di bombole o compressori collegati direttamente con un tubo alla maschera).
Indubbiamente l'enorme volume interno di questa maschera l'avrebbe certamente resa scomoda per un apneista (fermo restando che le profondità raggiunte abitualmente da un apneista dei giorni nostri erano impensabili a quei tempi).
Si può notare che l'oggetto non è per nulla ergonomico e che, nonostante le grandi dimensioni del vetro frontale, ragionevolmente queste maschere presentavano un angolo di visibilità piuttosto stretto: infatti, per mantenere il grande vetro distante da tutte le parti del viso, e quindi anche dal naso, era necessario che la bordature in gomma che costituisce la guarnizione di tenuta fosse particolarmente alta. In pratica la visuale era limitata dal cilindro in gomma che tratteneva il vetro e che poggiava sul viso dell'utilizzatore garantendo la tenuta all'acqua.
Ovviamente, per queste grandi distanze tra il vetro e gli occhi, il fenomeno dell'ingrandimento delle immagini è particolarmente evidente.
E' invece decisamente interessante, da un punto di vista realizzativo, la conformazione della canalizzazione di adduzione dell'aria.
Sebbene sia presente un lembo che può limitare il campo visivo superiormente, si è evitata, proprio grazie a questo lembo, la possibilità che i flussi d'aria potessero interessare direttamente gli occhi (una corrente d'aria diretta sugli occhi, oltre che fastidiosa, potrebbe anche arrecare problemi di infiammazioni e simili).
Questa tipologia di maschera, quindi, non era ancora del tipo prettamente dedicato alla nostra categoria.
Basta lasciar passare pochi anni, però, per rintracciare un documento brevettuale relativo ad una maschera specificamente studiata per un apneista (quantomeno un nuotatore attrezzato).
La caratteristica peculiare di questa maschera, anch'essa del tipo granfacciale, risiede nella particolare conformazione dello snorkel integrato che si chiude automaticamente (per mezzo di un tappo basculante galleggiante) in caso di immersioni ed onde.
Se ci pensiamo un attimo ricorderemo che anche oggi, specie per i bambini, sono commercializzati boccagli di questo tipo.
Il boccaglio in questione entra nella camera interna della maschera ed afferisce a quello che sembrerebbe essere una estremità terminale del tipo conformato a “morso”.
Non si vede l'utilità di questa scelta progettuale, visto che, essendo libero l'intero viso, l'utilizzatore, se il tubo si limitasse ad essere connesso al bordo laterale in gomma della maschera, potrebbe respirare indifferentemente con la bocca o con il naso e non avrebbe alcuna necessità di mantenere la bocca aperta.
Dall'immagine seguente si può intuire che anche la porzione interna del tubo presenta un gruppo valvolare che, in sinergia con il tappo esterno, favorisce l'espirazione ed impedisce l'inspirazione di acqua.
Una variante, a mio avviso piuttosto buffa, di maschere con snorkel incorporato, risale al 1958.
Questa maschera è un oggetto che farebbe impallidire James Bond: ha un vero e proprio periscopio che permette di vedere chi abbiamo dietro. Forse per una gara di nuoto pinnato (sebbene sia tutto fuorché idrodinamica), o per monitorare l'ambiente intorno a noi ed evitare di essere investiti da una imbarcazione in transito... non ci è dato saperlo!
Non appena ho visto i disegni mi è subito venuta la voglia di provarla: ovviamente per l'apnea sarebbe inutilizzabile (vuoi per la scarsa idrodinamicità, vuoi per il boccaglio incorporato), ma si tratta di uno degli oggetti più curiosi in cui mi sia mai imbattuto.
Se si osserva la posizione in cui si trova l'occhio nella figura si nota infatti che, semplicemente orientando lo sguardo in diverse direzioni, l'utilizzatore può osservare il fondo del mare o quanto succede sopra la superficie dietro di lui.
Un problema grave delle maschere è (e probabilmente è sempre stato) la garanzia di tenuta nei confronti di trafilamenti di acqua: oggi con materiali molto morbidi e deformabili, quali il silicone, si scongiura il problema. La maschera si dispone sul viso come una ventosa anche se abbiamo una fisionomia molto irregolare.
In passato invece era spesso necessario provare più modelli per ottenere l'effetto ventosa: molte maschere, anche se schiacciate violentemente sul viso, non riuscivano a garantire in alcun modo la tenuta.
Per ovviare a questo problemi si realizzavano maschere in cui il bordo perimetrale che costituiva la guarnizione di tenuta comprendeva più labbri paralleli che realizzavano un percorso tortuoso per l'aria in uscita (o l'acqua in ingresso) e quindi determinavano una migliore tenuta.
Un primo esempio di questa scelta progettuale si trova già nel 1961.
I profili sporgenti numerati 19, 20 e 21 costituiscono l'embrione del labbro aggiuntivo, disposto a garanzia di tenuta delle maschere attuali.
E' interessante l'adozione di un cinghiolo con fibbia (un po' come in una cintura) per regolare la tensione della maschera sul viso: oggi siamo abituati a congegni elastici che bloccano saldamente i capi del cinghiolo in una determinata posizione e che sono sbloccabili agendo con una sola mano in maniera semplificata.
Molti di questi congegni, se realizzati con le tecnologie ed i materiali degli anni '60, avrebbero avuto dei costi impensabili e quindi non potevano essere montati su una semplice maschera subacquea: la fibbia costituisce quindi una soluzione semplice e poco costosa per rendere regolabile la tensione del cinghiolo.
Facendo un salto temporale di circa 30 anni si arriva alle maschere più moderne, trovo molto interessante una soluzione tecnica adottata per incrementare la percezione acustica dell'uomo immerso.
Sebbene io non abbia mai sentito l'esigenza di ascoltare con attenzione i rumori subacquei mi rendo conto che per certe applicazioni professionali questa opportunità sia interessante.
In pratica dei condotti tubolari mettono in comunicazione il vano interno della maschera con le orecchie dell'utilizzatore (l'estremità di ciascun condotto è inserita a tenuta entro il rispettivo canale auricolare). Le orecchie quindi non saranno ovattate dalla presenza di acqua all'interno e percepiranno tutte le vibrazioni sonore: tra l'altro il vetro anteriore della maschera, essendo costituito da un materiale tipicamente molto rigido, è particolarmente adatto alla trasmissione di vibrazioni.
Dal canto nostro ho già pensato ad alcune possibili (e fantasiose applicazioni): in primo luogo la ricerca delle corvine. Sappiamo tutti che questa specie è in grado di emettere schiocchi per mezzo degli otoliti (ossicini dell'orecchio interno): quando si rintanano impaurite sarebbe possibile rintracciarle affidandoci unicamente all'udito!
Secondariamente, per la pesca nel torbido estremo dell'alto Adriatico, non escludo che, percepire le scodate con maggiore precisione ed identificarne con certezza la provenienza, possa incrementare il numero delle catture: sarà di fatto possibile orientarsi verso la direzione dalla quale proverranno i pesci in anticipo e fregarne qualcuno in più.
Per i nostri cugini del nuoto pinnato, invece, è stata recentemente studiata una maschera che avrebbe dovuto stravolgere in maniera importante le tecniche standard.
Nel nuoto pinnato infatti su utilizza in genere un boccaglio (snorkel) disposto anteriormente rispetto alla maschera e centrato rispetto alla stessa: il boccaglio così disposto offre poco attrito (o quantomeno non una resistenza idrodinamica disassata, come con quelli che utilizziamo noi posti o a destra o a sinistra del capo) e permette al nuotatore di non ruotare la testa per respirare lasciandolo totalmente impegnato nella performance agonistica.
Di contro però il tubo ostacola la vista (e posto davanti ai vetri della maschera): un oggetto disposto in quella posizione rispetto al campo visivo bioculare può anche produrre una sensazione di vertigini in soggetti particolarmente sensibili.
Un inventore statunitense ha studiato una maschera per nuoto pinnato in cui si possa respirare con il naso,, ciò determina l'eliminazione del tubo dal campo visivo ed una desisa riduzione della resistenza idrodinamica del complesso capo-maschera-snorkel.
Siccome però inalare acqua dal naso è qualcosa di tremendo e fastidiosissimo, al termine dello snorkel è previsto un gruppo valvolare piuttosto sofisticato che garantisce l'espulsione continua di aria ma impedisce l'ingresso di acqua, chiudendo il condotto, quando, durante l'ispirazione, si venga accidentalmente sommersi.
Dulcis in fundo, si torna nel campo operativo di James Bond, con una maschera che permette al nuotatore di monitorare i propri inseguitori.
Grazie ad una coppia di specchi posti al lato della maschera, l'utilizzatore ha una perfetta visione del campo visivo posteriore: un po' come i due specchietti di una motocicletta.
Sempre nel campo delle applicazioni fantasiose, ragionavo sul fatto che forse, se quella volta che quel denticione enorme che, arrivandomi alle spalle, mi è passato di fianco ed si è allontanato prima che io potessi reagire avessi utilizzato una maschera di questo tipo, avrei potuto anticiparlo, preparandomi per tempo con il fucile puntato nella giusta direzione per colpirlo non appena mi avesse affiancato...
