Presiunea subacvatică în adâncurile mării: cum să o măsurăm

Toată lumea știe încă din școală că apa este mai densă decât aerul. Din acest motiv, presiunea sub apă se modifică mai rapid odată cu imersiunea decât în funcție de înălțime. De exemplu, o coborâre de 10 metri duce la o creștere a presiunii cu o atmosferă. În șanțurile oceanice adânci, care ajung până la 10.000 de metri, presiunea este de 1.000 de atmosfere. Modul de a afla cum se schimbă presiunea sub apă și cum afectează ființele vii va fi descris mai jos.

Calcul fizic

Densitatea apei sărate este cu 1 până la 2% mai mare decât cea a apei dulci apă de mare este cu 1-2% mai mare decât în cazul apei dulci. Prin urmare, este posibil să se calculeze cu o anumită precizie, cât de multă presiune? scufundare, deoarece pentru fiecare 10 m de scufundare există o creștere de o atmosferă. De exemplu, un submarin aflat la o adâncime de 100 de metri are o presiune de 10 atmosfere, care poate fi comparabile cu valorile din interiorul unui cazan de aburi dintr-o locomotivă cu aburi. Rezultă că fiecare strat din mare are propria presiune hidrostatică. Toate submarinele sunt echipate cu manometre care măsoară presiunea apei în apă, din care se poate determina gradul de submersie.

La adâncimi mari, compresibilitatea apei devine vizibilă, deoarece densitatea acesteia în straturile adânci este mai mare decât la suprafață. Iar presiunea crește mai repede decât o lege liniară, ceea ce face ca graficul să devieze ușor de la o linie dreaptă. Presiunea suplimentară cauzată de comprimarea lichidului crește proporțional cu pătratul. La coborârea la 11 km, este de aproximativ 3% din presiunea totală la acea adâncime.

Cum sunt explorate mările și oceanele

Batiscafurile și batisferele utilizate pentru sondaj. O batisferă este o sferă de oțel cu un spațiu gol în interior pentru a rezista la presiunile foarte mari din adâncurile mării. Un hublou este introdus în peretele batisferei, o deschidere etanșă acoperită cu sticlă rezistentă. batisfera cu exploratorul coborât de pe navă pe un cablu de oțel până la un strat de apă care nu poate fi luminat de un reflector. Acest dispozitiv a făcut posibilă coborârea până la 1 kilometru. Batiscafanele cu o batisferă (un rezervor mare de oțel întărit în partea de jos), care este umplut cu benzină, pot ajunge la adâncimi și mai mari.

Deoarece este mai puțin dens decât apa, se poate deplasa în mare ca un balon în aer. Se utilizează benzină în loc de gaz ușor. Cu toate acestea, batiscaful este echipat cu balast și cu un motor care îi permite să se deplaseze singur, spre deosebire de batisferă, fără a fi nevoie de contactul cu o navă de la suprafață.

Studii de presiune submarină la adâncime

Batiscaful plutește inițial ca o lingură plutitoare. Pentru a începe scufundarea, apa de mare este injectată în compartimentele de balast goale, ceea ce face ca structura să se scufunde din ce în ce mai adânc sub apă până când ajunge pe fund. Se eliberează balastul pentru a-l aduce la suprafață fără redundanță Batiscaful se ridică ușor la suprafață.

Cea mai adâncă scufundare cu batiscaful a fost realizată la 23 ianuarie 1960, când a stat 20 de minute în Groapa Marianelor, la o adâncime de 10919 metri sub apă, unde presiunea a fost de peste 1150 de atmosfere (calculul a fost făcut ținând cont de creșterea densității lichidului din cauza compresiei și a salinității). La finalul experimentului, cercetătorii au descoperit creaturi vii care trăiesc chiar și în locuri atât de greu accesibile.

Presiunea apei

În timpul scufundării, scafandrul sau înotătorul se confruntă cu presiunea hidrostatică pe tot corpul, cu presiuni corporale mai mari decât cele normale. Deși corpul unui scafandru poate să nu fie în contact direct cu apa datorită costumului de cauciuc, acesta se confruntă cu aceeași presiune ca și corpul unui înotător, deoarece aerul din costum trebuie să fie comprimat pentru a presiunea ambiantă. Din acest motiv, chiar și aerul respirabil furnizat de furtun trebuie să fie pompat în funcție de presiunea apei la adâncimea prevăzută. Aceeași valoare este necesară pentru aerul furnizat de la butelii la masca scafandrului. Prin urmare, scafandrii trebuie să respire aer la o rată neobișnuită.

Un clopot de scufundare sau un cazan nu va fi de ajutor, deoarece aerul din clopot trebuie comprimat pentru a-l menține sub presiune, adică trebuie să fie crescut la valorile mediului înconjurător. Din acest motiv, în timpul scufundării treptate, aerul este pompat în mod constant pentru a satisface presiunea apei la adâncimea atinsă.

Citirile ridicate au un efect negativ asupra bunăstării și sănătatea umană, așa că există o anumită limită la cât de departe pot lucra oamenii fără a face rău pentru sănătate. În mod normal, atunci când se scufundă într-un costum de scafandru, aceasta ajunge la 40 de metri, ceea ce corespunde la 4 atmosfere. Un scafandru se poate scufunda la adâncimi atât de mari doar într-un costum rigid care preia presiunea apei. Scufundări până la 200 de metri fără probleme.

Efecte asupra sănătății umane

Cantități semnificative de aer se vor dizolva în sânge și în alte fluide corporale dacă sunt lăsate sub apă la presiune ridicată pentru perioade lungi de timp. Dacă un scafandru urcă rapid la suprafață, aerul dizolvat va fi eliberat din sânge sub formă de bule. Eliberarea bruscă a bulelor poate provoca dureri severe în tot corpul și poate duce la îndoituri. De aceea, ridicarea unui scafandru care a lucrat la mare adâncime poate dura mult timp (câteva ore), astfel încât gazul dizolvat să fie eliberat treptat și fără bule.

Presiunea mării și animalele marine

Deși au fost citate anterior presiunile uriașe care se exercită pe fundul mării, pentru animalele marine aceste valori nu sunt atât de semnificative. Locuitorii mării pot tolera cu ușurință variații uriașe și pot fi liniștiți în timpul zilei. Cu toate acestea, unele dintre aceste animale nu tolerează foarte bine schimbările bruște de presiune. Bibanul de mare, de exemplu, se va umfla atunci când este adus pe uscat, mai ales dacă este scos foarte repede din apă.

Presiunea atmosferică subacvatică este destul de ușor de calculat. Amintiți-vă că la fiecare 10 metri există o atmosferă. Dar în apele mai adânci, alți factori intră în joc, cum ar fi compresia și densitatea apei. Prin urmare, calculul va trebui să ia în considerare aceste valori.