Din anii de școală, toată lumea știe că apa este mai densă decât aerul. Din această cauză, schimbarea presiunii sub apă cu scufundare este mai rapidă decât schimbarea ei odată cu creșterea altitudinii. Deci, la coborârea de 10 metri, are loc o creștere a presiunii pe atmosferă. În depresiunile oceanice adânci, ajungând la 10 mii de metri, această cifră este de 1 mie de atmosfere. Cum să aflați cum se schimbă presiunea sub apă și modul în care aceasta afectează ființele vii va fi descris mai jos.
Calcule fizice
Densitatea apei sărate de mare este cu 1-2% mai mare decât cea a lichidului proaspăt. Prin urmare, cu o anumită precizie, este posibil să se calculeze ce presiune este sub apă, deoarece atunci când este scufundat la fiecare 10 metri, crește cu o atmosferă. De exemplu, un submarin la o adâncime de 100 de metri experimentează o presiune de 10 atmosfere, care poate fi comparată cu indicatoarele din interiorul unui cazan cu abur dintr-o locomotivă. De aici rezultă că fiecare strat al mării are al săuindicele hidrostatic. Toate submarinele sunt echipate cu manometre care măsoară presiunea apei peste bord, pe baza cărora puteți determina gradul de scufundare.
La mare adâncime, compresibilitatea apei devine vizibilă, deoarece densitatea acesteia în straturi adânci este mai mare decât la suprafață. Și presiunea crește mai repede decât liniar, ceea ce face ca graficul să se abate ușor de la o linie dreaptă. Presiunea suplimentară cauzată de compresia fluidului crește odată cu pătratul. Când coborâți 11 km, este de aproximativ 3% din presiunea totală la această adâncime.
Cum sunt explorate mările și oceanele
Studiul folosește batiscafe și batisfere. O batisferă este o bilă de oțel cu un gol în interior care poate rezista la presiunea foarte mare a mării adânci. Un hublo este plasat în peretele batisferei - o deschidere ermetică închisă cu sticlă puternică. Batisfera cu cercetătorul este coborâtă de pe navă pe un cablu de oțel până la acel strat de apă pe care reflectorul nu îl poate lumina. Datorită acestui dispozitiv, s-a putut coborî până la 1 km. Batiscafele cu o batisferă (întărită în partea de jos cu un rezervor mare de oțel), care este umplută cu benzină, pot obține o imersie și mai mare.
Deoarece densitatea benzinei este mai mică decât a apei, o astfel de structură se poate mișca în mare, ca un dirigimp în aer. Benzina este folosită în locul gazului ușor. În același timp, batiscaful este echipat cu o sursă de balast și un motor, datorită căruia, spre deosebire de batisferă, se poate deplasa independent, fără a necesita comunicarea cu nava pesuprafață.
Studii ale presiunii sub apă la adâncime
La început, batiscaful plutește pe apă ca o lingură subacvatică plutitoare. Pentru a începe scufundarea, apa de mare este turnată în compartimentele de balast goale, din cauza cărora structura începe să se scufunde din ce în ce mai adânc sub apă până ajunge la fund. Pentru a urca la suprafata, balastul este eliberat, iar fara exces de marfa, batiscaful se ridica usor la suprafata.
Cea mai adâncă scufundare folosind un batiscaf a fost efectuată pe 23 ianuarie 1960, când a petrecut 20 de minute în șanțul Marianei la o adâncime de 10919 metri sub apă, unde presiunea era de peste 1150 atmosfere (calculul a fost efectuat ținând cont de creșterea densității lichidului datorită compresiei și salinității). Ca rezultat al experimentului, cercetătorii au descoperit creaturi vii care trăiesc chiar și în locuri atât de greu accesibile.
Presiunea apei
Când se scufundă, un scafandru sau un înotător întâmpină presiune hidrostatică pe întreaga suprafață a corpului, în timp ce aceasta depășește parametrii normali ai corpului său. Deși corpul scafandrului poate să nu fie în contact direct cu apa din cauza costumului de cauciuc, corpul scafandrului este supus aceleiași presiuni care afectează corpul înotătorului, deoarece aerul din costum trebuie să fie comprimat pentru a ține cont de factorii de mediu. Din acest motiv, chiar și aerul de respirație furnizat prin furtun trebuie să fie pompat, ținând cont de presiunea apei la adâncimea dorită. Același indicator trebuie să fie și pentru aerul livrat de la cilindri către masca scafandrului. Astfel, scafandrii trebuie să respire aer cu rate neobișnuite.
Nici un clopot de scufundare sau un cheson nu va ajuta împotriva presiunii, deoarece aerul din el ar trebui să fie comprimat astfel încât să nu cadă sub clopot, adică să-l mărească la indicatorii de mediu. Din acest motiv, cu o imersiune treptată, are loc o pompare constantă a aerului cu așteptarea presiunii apei la adâncimea atinsă.
Ratele mari au un efect negativ asupra bunăstării și sănătății unei persoane, motiv pentru care există o anumită limită până la care oamenii pot lucra fără a dăuna sănătății. De obicei, la scufundări în costum de scafandru, se ajunge la 40 de metri, ceea ce corespunde la 4 atmosfere. Un scafandru poate coborî la adâncimi mari doar într-un costum spațial rigid, care va prelua presiunea apei. Se poate scufunda în siguranță până la 200 de metri.
Impactul asupra sănătății umane
Când stai mult timp sub apă la presiune ridicată, o cantitate considerabilă de aer se va dizolva în sânge și în alte fluide corporale. Dacă există o creștere rapidă a scafandrului la suprafață, atunci aerul dizolvat va începe să fie eliberat din sânge sub formă de bule. Eliberarea bruscă a bulelor poate duce la dureri severe în tot corpul și poate duce la boală de decompresie. Prin urmare, poate dura mult timp (câteva ore) pentru ca gazul dizolvat să fie eliberat treptat și fără bule pentru a ridica un scafandru care a lucrat la adâncimi mari de mult timp.
Presiunea mării și animale marine
Deși valorile enorme ale presiunii de pe fundul mării au fost indicate anterior, pentru animalele marine aceștia nu sunt indicatori atât de semnificativi. Locuitorii locali pot suporta cu ușurință și calm fluctuații uriașe ale acestui indicator în timpul zilei. Cu toate acestea, unele astfel de animale nu tolerează foarte bine o schimbare bruscă a presiunii. De exemplu, bibanul se va umfla când este dus la uscat, mai ales dacă este scos din apă foarte repede.
Presiunea atmosferică sub apă este destul de ușor de calculat. Este suficient să ne amintim că pentru fiecare 10 metri există 1 atmosferă. Cu toate acestea, la adâncimi mai mari, intră în joc alți indicatori, cum ar fi compresia și densitatea apei. În acest sens, va fi necesar să se efectueze calculul ținând cont de aceste valori.
