Από τα σχολικά χρόνια, όλοι γνωρίζουν ότι το νερό είναι πιο πυκνό από τον αέρα. Εξαιτίας αυτού, η αλλαγή της πίεσης κάτω από το νερό με τη βύθιση είναι ταχύτερη από την αλλαγή της με την αύξηση του υψομέτρου. Έτσι, όταν κατεβαίνετε 10 μέτρα, υπάρχει αύξηση της πίεσης ανά ατμόσφαιρα. Σε βαθιά ωκεάνια βυθίσματα, που φτάνουν τα 10 χιλιάδες μέτρα, ο αριθμός αυτός είναι 1 χιλιάδες ατμόσφαιρες. Πώς να μάθετε πώς αλλάζει η πίεση κάτω από το νερό και πώς επηρεάζει τα ζωντανά όντα θα περιγραφεί παρακάτω.
Φυσικοί υπολογισμοί
Η πυκνότητα του αλμυρού θαλασσινού νερού είναι 1-2% μεγαλύτερη από αυτή του φρέσκου υγρού. Ως εκ τούτου, με μια ορισμένη ακρίβεια, είναι δυνατό να υπολογιστεί η πίεση που υπάρχει κάτω από το νερό, γιατί όταν βυθίζεται για κάθε 10 μέτρα, αυξάνεται κατά μία ατμόσφαιρα. Για παράδειγμα, ένα υποβρύχιο σε βάθος 100 μέτρων δέχεται πίεση 10 ατμοσφαιρών, η οποία μπορεί να συγκριθεί με τους δείκτες μέσα σε έναν ατμολέβητα σε μια ατμομηχανή. Από αυτό προκύπτει ότι κάθε στρώμα στη θάλασσα έχει το δικό τουυδροστατικός δείκτης. Όλα τα υποβρύχια είναι εξοπλισμένα με μετρητές πίεσης που μετρούν την πίεση του νερού στη θάλασσα, βάσει των οποίων μπορείτε να προσδιορίσετε τον βαθμό βύθισης.
Σε μεγάλο βάθος, η συμπιεστότητα του νερού γίνεται αισθητή, αφού η πυκνότητά του στα βαθιά στρώματα είναι μεγαλύτερη από ό,τι στην επιφάνεια. Και η πίεση αυξάνεται γρηγορότερα από γραμμικά, με αποτέλεσμα το γράφημα να αποκλίνει ελαφρά από μια ευθεία γραμμή. Η πρόσθετη πίεση που προκαλείται από τη συμπίεση του υγρού αυξάνεται με το τετράγωνο. Όταν κατεβαίνετε 11 km, είναι περίπου το 3% της συνολικής πίεσης σε αυτό το βάθος.
Πώς εξερευνώνται οι θάλασσες και οι ωκεανοί
Η μελέτη χρησιμοποιεί μπατυσκαφικά και βαθύσφαιρα. Η βαθύσφαιρα είναι μια χαλύβδινη σφαίρα με ένα κενό μέσα που μπορεί να αντέξει την πολύ υψηλή πίεση της βαθιάς θάλασσας. Ένα φινιστρίνι τοποθετείται στον τοίχο της βαθύσφαιρας - ένα ερμητικό άνοιγμα κλειστό με ισχυρό γυαλί. Η κολυμβήθρα με τον ερευνητή κατεβαίνει από το πλοίο σε ένα χαλύβδινο καλώδιο σε εκείνο το στρώμα νερού που ο προβολέας δεν μπορεί να φωτίσει. Χάρη σε αυτή τη συσκευή, ήταν δυνατό να κατέβεις σε 1 χλμ. Τα λουτρά με μπατυσφαίρα (ενισχυμένα στο κάτω μέρος με μια μεγάλη δεξαμενή από χάλυβα), η οποία είναι γεμάτη με βενζίνη, μπορούν να επιτύχουν ακόμη μεγαλύτερη βύθιση.
Επειδή η πυκνότητα της βενζίνης είναι μικρότερη από το νερό, μια τέτοια δομή μπορεί να κινείται στη θάλασσα, σαν μια φυσαλίδα στον αέρα. Χρησιμοποιείται βενζίνη αντί για ελαφρύ αέριο. Ταυτόχρονα, το λουτρό είναι εξοπλισμένο με τροφοδοσία έρματος και κινητήρα, χάρη στον οποίο, σε αντίθεση με τη βαθύσφαιρα, μπορεί να κινηθεί ανεξάρτητα, χωρίς να απαιτείται επικοινωνία με το πλοίο στοεπιφάνεια.
Μελέτες πίεσης κάτω από νερό σε βάθος
Στην αρχή, το μπαθυσκάφι επιπλέει στο νερό σαν ένα αιωρούμενο υποβρύχιο κουτάλι. Για να ξεκινήσετε την κατάδυση, το θαλασσινό νερό χύνεται στα άδεια διαμερίσματα έρματος, εξαιτίας των οποίων η δομή αρχίζει να βυθίζεται όλο και πιο βαθιά κάτω από το νερό μέχρι να φτάσει στον πυθμένα. Για να ανέβει στην επιφάνεια, το έρμα απελευθερώνεται και χωρίς υπερβολικό φορτίο, το βαθύσκαφο ανεβαίνει εύκολα στην επιφάνεια.
Η βαθύτερη κατάδυση με μπαυθισκάφι έγινε στις 23 Ιανουαρίου 1960, όταν πέρασε 20 λεπτά στην τάφρο Mariana σε βάθος 10919 μέτρων κάτω από το νερό, όπου η πίεση ήταν πάνω από 1150 ατμόσφαιρες (ο υπολογισμός έγινε λαμβάνοντας υπόψη την αύξηση της πυκνότητας του υγρού λόγω συμπίεσης και αλατότητας). Ως αποτέλεσμα του πειράματος, οι ερευνητές βρήκαν ζωντανά πλάσματα που ζουν ακόμη και σε τόσο δυσπρόσιτα μέρη.
Πίεση νερού
Κατά την κατάδυση, ένας αυτοδύτης ή κολυμβητής αντιμετωπίζει υδροστατική πίεση σε όλη την επιφάνεια του σώματός του, ενώ υπερβαίνει τις φυσιολογικές παραμέτρους του σώματός του. Αν και το σώμα του δύτη μπορεί να μην έρχεται σε άμεση επαφή με το νερό λόγω της ελαστικής στολής, το σώμα του δύτη υπόκειται στην ίδια πίεση που επηρεάζει το σώμα του κολυμβητή, καθώς ο αέρας στη στολή πρέπει να συμπιέζεται για να ληφθούν υπόψη περιβαλλοντικοί παράγοντες. Εξαιτίας αυτού, ακόμη και ο αναπνευστικός αέρας που παρέχεται μέσω του εύκαμπτου σωλήνα πρέπει να αντλείται, λαμβάνοντας υπόψη την πίεση του νερού στο προβλεπόμενο βάθος. Ο ίδιος δείκτης πρέπει να ισχύει για τον αέρα που διοχετεύεται από τους κυλίνδρους στη μάσκα του αυτοδύτη. Έτσι, οι δύτες πρέπει να αναπνέουν αέρα με ασυνήθιστους ρυθμούς.
Ούτε ένα καταδυτικό κουδούνι ή ένα κασόνι δεν θα βοηθήσει ενάντια στην πίεση, αφού ο αέρας σε αυτό θα πρέπει να συμπιεστεί ώστε να μην πέσει κάτω από το κουδούνι, δηλαδή να τον αυξήσει σε περιβαλλοντικούς δείκτες. Για το λόγο αυτό, με μια σταδιακή βύθιση, υπάρχει συνεχής άντληση αέρα με την προσδοκία πίεσης νερού στο βάθος που έχει επιτευχθεί.
Τα υψηλά ποσοστά έχουν κακή επίδραση στην ευημερία και την υγεία ενός ατόμου, γι' αυτό υπάρχει ένα ορισμένο όριο στο οποίο οι άνθρωποι μπορούν να εργαστούν χωρίς να βλάψουν την υγεία. Συνήθως, όταν καταδύεστε με στολή κατάδυσης, φτάνει τα 40 μέτρα, που αντιστοιχεί σε 4 ατμόσφαιρες. Ένας δύτης μπορεί να κατέβει σε μεγάλα βάθη μόνο με μια άκαμπτη διαστημική στολή, η οποία θα αναλάβει την πίεση του νερού. Μπορεί να βουτήξει με ασφάλεια έως και 200 μέτρα.
Επίπτωση στην ανθρώπινη υγεία
Όταν μένετε κάτω από το νερό για μεγάλο χρονικό διάστημα σε υψηλή πίεση, μια σημαντική ποσότητα αέρα θα διαλυθεί στο αίμα και σε άλλα σωματικά υγρά. Εάν υπάρξει γρήγορη άνοδος του δύτη στην επιφάνεια, τότε ο διαλυμένος αέρας θα αρχίσει να απελευθερώνεται από το αίμα με τη μορφή φυσαλίδων. Η ξαφνική απελευθέρωση φυσαλίδων μπορεί να οδηγήσει σε έντονο πόνο σε όλο το σώμα και να οδηγήσει σε ασθένεια αποσυμπίεσης. Επομένως, μπορεί να χρειαστεί πολύς χρόνος (αρκετές ώρες) για να απελευθερωθεί σταδιακά και χωρίς φυσαλίδες το διαλυμένο αέριο για να ανυψωθεί ένας δύτης που έχει εργαστεί σε μεγάλα βάθη για μεγάλο χρονικό διάστημα.
Πίεση της θάλασσας και θαλάσσια ζώα
Αν και οι τεράστιες τιμές της πίεσης στον βυθό της θάλασσας είχαν υποδειχθεί προηγουμένως, για τα θαλάσσια ζώα αυτοί δεν είναι τόσο σημαντικοί δείκτες. Οι κάτοικοι της περιοχής μπορούν εύκολα και ήρεμα να υπομείνουν τεράστιες διακυμάνσεις σε αυτόν τον δείκτη κατά τη διάρκεια της ημέρας. Ωστόσο, ορισμένα τέτοια ζώα δεν ανέχονται πολύ καλά μια απότομη αλλαγή της πίεσης. Για παράδειγμα, το λαβράκι θα φουσκώσει όταν μεταφερθεί στη στεριά, ειδικά αν το βγάλετε από το νερό πολύ γρήγορα.
Η ατμοσφαιρική πίεση κάτω από το νερό είναι αρκετά εύκολο να υπολογιστεί. Αρκεί να θυμάστε ότι για κάθε 10 μέτρα υπάρχει 1 ατμόσφαιρα. Ωστόσο, σε μεγαλύτερα βάθη, άλλοι δείκτες μπαίνουν στο παιχνίδι, όπως η συμπίεση και η πυκνότητα του νερού. Σε αυτό το πλαίσιο, θα είναι απαραίτητο να πραγματοποιηθεί ο υπολογισμός λαμβάνοντας υπόψη αυτές τις τιμές.
