Още от ученически години всички знаят, че водата е по-плътна от въздуха. Поради това промяната на налягането под вода при потапяне е по-бърза от промяната му с увеличаване на надморската височина. И така, при спускане на 10 метра има увеличение на налягането на атмосфера. В дълбоки океански депресии, достигащи 10 хиляди метра, тази цифра е 1 хиляди атмосфери. Как да разберете как се променя налягането под водата и как влияе на живите същества, ще бъде описано по-долу.
Физически изчисления
Плътността на солената морска вода е с 1-2% по-висока от тази на прясната течност. Следователно с определена точност е възможно да се изчисли какво налягане е под водата, тъй като при потапяне на всеки 10 метра то се увеличава с една атмосфера. Например, подводница на дълбочина 100 метра изпитва налягане от 10 атмосфери, което може да се сравни с показателите вътре в парен котел в локомотив. От това следва, че всеки слой в морето има свой собственхидростатичен индекс. Всички подводници са оборудвани с манометри, които измерват налягането на водата зад борда, въз основа на които можете да определите степента на потапяне.
На голяма дълбочина свиваемостта на водата става забележима, тъй като нейната плътност в дълбоките слоеве е по-висока, отколкото на повърхността. И налягането се повишава по-бързо, отколкото линейно, което води до леко отклонение на графиката от права линия. Допълнителното налягане, причинено от компресията на течността, се увеличава с квадрата. При спускане на 11 км това е около 3% от общото налягане на тази дълбочина.
Как се изследват моретата и океаните
Изследването използва батискафи и батисфери. Батисферата е стоманена топка с празнота вътре, която може да издържи на много високото налягане на дълбокото море. В стената на батисферата е поставен илюминатор - херметичен отвор, затворен със здраво стъкло. Батисферата с изследователя се спуска от кораба върху стоманен кабел до онзи слой вода, който прожекторът не може да освети. Благодарение на това устройство беше възможно да се спусне до 1 км. Батискафите с батисфера (подсилена отдолу с голям стоманен резервоар), която е пълна с бензин, могат да постигнат още по-голямо потапяне.
Тъй като плътността на бензина е по-малка от водата, такава структура може да се движи в морето, като дирижаб във въздуха. Вместо лек газ се използва бензин. В същото време батискафът е оборудван с баласт и двигател, благодарение на което, за разлика от батисферата, може да се движи самостоятелно, без да изисква комуникация с кораба наповърхност.
Изследвания на налягането под вода на дълбочина
В началото батискафът плува във водата като плаваща подводна лъжица. За да започнете да се гмуркате, морската вода се излива в празните баластни отделения, поради което конструкцията започва да потъва все по-дълбоко под водата, докато стигне до дъното. За да се издигне на повърхността, баластът се освобождава и без излишен товар, батискафът лесно се издига на повърхността.
Най-дълбокото гмуркане с помощта на батискаф е извършено на 23 януари 1960 г., когато той прекарва 20 минути в Марианската падина на дълбочина от 10919 метра под вода, където налягането е повече от 1150 атмосфери (изчислението е извършено като се вземе предвид увеличаването на плътността на течността поради компресия и соленост). В резултат на експеримента изследователите откриха живи същества, които живеят дори на толкова труднодостъпни места.
Водно налягане
При гмуркане водолазът или плувецът среща хидростатично налягане по цялата повърхност на тялото, докато то надвишава нормалните параметри на тялото му. Въпреки че тялото на водолаза може да не е в пряк контакт с водата поради гумения костюм, тялото на водолаза е подложено на същия натиск, който засяга тялото на плувеца, тъй като въздухът в костюма трябва да бъде компресиран, за да се отчетат факторите на околната среда. Поради това дори въздухът за дишане, подаван през маркуча, трябва да се изпомпва, като се вземе предвид налягането на водата на предвидената дълбочина. Същият индикатор трябва да бъде и за въздуха, подаван от цилиндрите към маската на водолаза. Така водолазите трябва да дишат въздух с необичайни скорости.
Водолазна камбана или кесон също няма да помогнат срещу налягането, тъй като въздухът в него трябва да бъде компресиран, така че да не попадне под камбаната, тоест да го увеличите до показателите за околната среда. Поради тази причина при постепенно потапяне има постоянно изпомпване на въздух с очакване на водно налягане на достигнатата дълбочина.
Високите ставки влияят зле на благосъстоянието и здравето на човек, поради което има определена граница, до която хората могат да работят без вреда за здравето. Обикновено при гмуркане в водолазен костюм той достига 40 метра, което съответства на 4 атмосфери. Водолазът може да се спусне до голяма дълбочина само в твърд скафандър, който ще поеме натиска на водата. Може безопасно да се гмурка до 200 метра.
Влияние върху човешкото здраве
Когато останете под вода за дълго време при високо налягане, значително количество въздух ще се разтвори в кръвта и други телесни течности. Ако има бързо издигане на водолаза на повърхността, тогава разтвореният въздух ще започне да се освобождава от кръвта под формата на мехурчета. Внезапното освобождаване на мехурчета може да доведе до силна болка в цялото тяло и да доведе до декомпресионна болест. Следователно може да отнеме много време (няколко часа), докато разтвореният газ се освободи постепенно и без мехурчета, за да издигне водолаз, който е работил на големи дълбочини дълго време.
Морско налягане и морски животни
Въпреки че по-рано бяха посочени огромните стойности на налягането на дъното на морето, за морските животни това не са толкова значими показатели. Местните жители могат лесно и спокойно да понасят огромни колебания в този показател през деня. Някои такива животни обаче не понасят много добре рязка промяна в налягането. Например, лавракът ще набъбне, когато бъде взет на сушата, особено ако бъде изваден от водата много бързо.
Атмосферното налягане под вода е сравнително лесно да се изчисли. Достатъчно е да запомните, че на всеки 10 метра има 1 атмосфера. При по-големи дълбочини обаче влизат в действие други показатели, като компресия и плътност на водата. В тази връзка ще е необходимо да се извърши изчислението, като се вземат предвид тези стойности.
