Полость полукружных каналов заполнена жидкостью — эндолимфои, которая перемещается при угловых ускорениях. Каждое вращение головы, а следовательно, и полукружных каналов приводит к смещению эндолимфы относительно стенок. Возникающее течение вызывает раздражение соответствующего нервного центра и создает ощущение начала вращения.

В результате получается суммированное ощущение вращения. Когда вращение становится равномерным, скорость вращения эндолимфы совпадает со скоростью вращения полукружных каналов и рефлекс вращения, поступающий из вестибулярного аппарата, прекращается. При окончании вращения имеет место обратная картина — эндолимфа, вследствие своей инертности, перемещается относительно стенок, что создает рефлекс вращения в обратную сторону. В этом случае в нервный центр поступают два сигнала — один от вестибулярного аппарата о вращении в обратном направлении, другой — от глаз о прекращении вращения. Эти противоположные сигналы вызывают головокружение, тошноту и рвоту, а иногда и потерю ориентировки в пространстве.

Отолитов орган расположен на стыке полукружных каналов в виде двух кожистых мешочков, на дне которых имеется скопление особых клеток, которые заканчиваются тончайшими волосками, обращенными внутрь мешочка. Над ними находятся мелкие известковые кристалики — отолиты. При изменении положения головы, всего туловища или силы тяжести происходит перемещение отолитов, которые натягивают волоски чувствительных клеток, благодаря чему вызывается поток нервных импульсов, поступающих в продолговатый мозг, а затем в мозжечок и кору головного мозга.

Зрение играет большую роль для поддержания равновесия. Если во время полета выключить зрение, то все остальные органы не смогут справиться с задачей поддержания равновесия и летчик окажется в крайне затруднительном положении. Так, если во время слепого полета самолет поворачивается таким образом, что тело летчика совершает вращательное движение, и это вращение затем замедляется или изменяется на обратное, то мозг получает неправильный сигнал; летчику начинает казаться, что он повернулся в сторону, обратную той, в какую действительно совершалось вращение.

Вестибулярный аппарат человека

Если летчик в подобных случаях делает попытку остановить кажущееся вращение, то этим он только увеличивает вращение и обычно попадает в штопор. Интересно, что птицы не способны совершать «слепой полет». Если они попадают в туман, облака или если их выпустить из самолета с завязанными глазами, то они просто совершают беспорядочное падение и опускаются на землю. Если во время штопора вращать головой, то в результате действия поворотного ускорения можно полностью потерять ориентацию в пространстве.

Летчик стремится парировать кажущееся ему вращение самолета отклонением рулей и элеронов, что препятствует выходу самолета из штопора и в некоторых случаях, когда высоты не хватает, приводит к катастрофе. Угловые ускорения улавливаются вестибулярным аппаратом очень чутко. Приведенные в литературе данные по величине порога раздражения вестибулярного аппарата весьма разноречивы. Многие исследователи указывают, что угловое ускорение, равное 1,5 град/сек2, уже ощущается. При выполнении фигур высшего пилотажа угловые ускорения достигают лишь подпороговой величины и у большинства летчиков вестибулярных расстройств не вызывают.

Интересно, что при выполнении акробатом двойного сальто угловое ускорение достигает 30 рад/сек2 (1719 град/сек2), но время его действия весьма незначительно. В США было проведено исследование действия вращения на человека до пределов переносимости, а на животных до смертельного исхода. Испытуемые подвергались вращению, лежа на боку. Когда ось вращения проходила через сердце, то при скорости вращения 2,6 об/сек испытуемые через 12 сек теряли сознание. Наркотизированные животные при скорости вращения 3,3 об/сек погибали через 2 мин. Человек может выдержать в течение 1 мин вращение с угловой скоростью 1,5 об/сек. Увеличение числа оборотов или продолжительности вращения вызывает тяжелые последствия.

Под действием центробежных сил происходит застой крови в периферических сосудах, что может привести к остановке сердца; так как воздух с трудом поступает в легкие, то может прекратиться и дыхание. Длительное раздражение вестибулярного аппарата приводит к укачиванию, которое называется воздушной болезнью. Для авиации проблема воздушной болезни представляет значительный интерес. Во время обучения молодые летчики страдают от воздушной болезни. При продолжительном полете, происходящем в неспокойную погоду, у пассажиров также появляются симптомы воздушной болезни.

Человека начинает тошнить, появляется усиленное слюноотделение. Все эти явления постепенно нарастают и заканчиваются рвотой. В некоторых случаях рвота наступает внезапно и носит неукротимый характер. О природе возникновения воздушной болезни выдвигается много теорий: большинство авторов считает, что воздушная болезнь возникает главным образом под действием линейных ускорений, так как вертикальная болтанка воспринимается наиболее болезненно. Для предупреждения воздушной болезни или при ее появлении рекомендуются различные медикаментозные средства.