Iskolás évei óta mindenki tudja, hogy a víz sűrűbb a levegőnél. Emiatt a víz alatti nyomásváltozás merítés hatására gyorsabb, mint a magasság növekedésével. Tehát 10 méteres ereszkedésnél atmoszféránkénti nyomásnövekedés tapasztalható. Mély óceáni mélyedésekben, amelyek elérik a 10 ezer métert, ez a szám 1 ezer atmoszféra. Az alábbiakban leírjuk, hogyan lehet megtudni, hogyan változik a nyomás a víz alatt, és hogyan hat az élőlényekre.
Fizikai számítások
A sós tengervíz sűrűsége 1-2%-kal nagyobb, mint a friss folyadéké. Ezért bizonyos pontossággal ki lehet számítani, hogy mekkora a nyomás a víz alatt, mert 10 méterenként bemerítve ez egy atmoszférával növekszik. Például egy 100 méteres mélységben lévő tengeralattjáró 10 atmoszféra nyomást tapasztal, ami összehasonlítható a mozdony gőzkazánjában lévő mutatókkal. Ebből következik, hogy a tengerben minden rétegnek megvan a magahidrosztatikai index. Minden tengeralattjáró fel van szerelve nyomásmérőkkel, amelyek mérik a víz nyomását a fedélzeten, amelyek alapján meghatározható a bemerülés mértéke.
Nagy mélységben a víz összenyomhatósága észrevehetővé válik, mivel sűrűsége a mélyebb rétegekben nagyobb, mint a felszínen. A nyomás pedig gyorsabban emelkedik, mint lineárisan, aminek következtében a grafikon kissé eltér az egyenestől. A folyadékkompresszió okozta többletnyomás a négyzet növekedésével növekszik. 11 km-es ereszkedésnél ez a teljes nyomás körülbelül 3%-a ebben a mélységben.
Hogyan fedezik fel a tengereket és óceánokat
A tanulmány batiszkáfokat és batisztférákat használ. A batizféra egy acélgolyó, amelynek belsejében üreg van, és képes ellenállni a mélytengeri nagyon magas nyomásnak. A batiszféra falában lőrést helyeznek el - egy erős üveggel lezárt hermetikus nyílást. A kutatóval ellátott batisztférát egy acélkábelen engedik le a hajóról arra a vízrétegre, amelyet a keresőlámpa nem tud megvilágítani. Ennek az eszköznek köszönhetően 1 km-re le lehetett menni. A benzinnel töltött batiszkáfok (alul nagy acél tartállyal megerősítve) még nagyobb bemerülést tesznek lehetővé.
Mivel a benzin sűrűsége kisebb, mint a vízé, az ilyen szerkezetek úgy mozoghatnak a tengerben, mint egy csapadék a levegőben. A könnyű gáz helyett benzint használnak. Ugyanakkor a batiszkáf ballaszttal és motorral van felszerelve, aminek köszönhetően a batizférával ellentétben önállóan tud mozogni, anélkül, hogy kommunikációt igényelne a hajóval.felület.
Víz alatti nyomás vizsgálata mélységben
Eleinte a batiszkáf úgy lebeg a vízen, mint egy lebegő víz alatti kanál. A búvárkodás megkezdéséhez tengervizet öntenek az üres ballasztrekeszekbe, ami miatt a szerkezet egyre mélyebbre süllyed a víz alatt, amíg el nem éri az alját. A felszínre való felemelkedéshez a ballaszt felszabadul, és felesleges rakomány nélkül a batiszkáf könnyen felemelkedik a felszínre.
A legmélyebb merülést batiszkáf segítségével 1960. január 23-án hajtották végre, amikor 20 percet töltött a Mariana-árokban 10919 méter mélyen a víz alatt, ahol a nyomás több mint 1150 atmoszféra volt (a számítást elvégezték). figyelembe véve a folyadék sűrűségének a kompresszió és a sótartalom miatti növekedését). A kísérlet eredményeként a kutatók olyan élőlényeket találtak, amelyek még ilyen nehezen elérhető helyeken is élnek.
Víznyomás
Búvárkodás közben a búvár vagy úszó hidrosztatikus nyomással találkozik az egész testfelületen, miközben az meghaladja testének normál paramétereit. Bár a búvár teste a gumiruha miatt nem feltétlenül érintkezik közvetlenül a vízzel, a búvár testére ugyanaz a nyomás nehezedik, mint az úszó testére, mivel a ruhában lévő levegőt össze kell sűríteni, hogy figyelembe vegyék a környezeti tényezőket. Emiatt még a tömlőn keresztül szállított lélegző levegőt is be kell szivattyúzni, figyelembe véve a víz nyomását a kívánt mélységben. Ugyanennek a jelzőnek kell lennie a hengerekből a búvármaszkhoz szállított levegőre is. Így a búvároknak szokatlan sebességgel kell levegőt szívniuk.
Nyomás ellen a búvárharang vagy a keszon sem segít, hiszen a benne lévő levegőt úgy kell összenyomni, hogy ne kerüljön a harang alá, azaz környezeti mutatókra növelje. Emiatt fokozatos bemerítéssel folyamatosan pumpálják a levegőt, és az elért mélységben víznyomás várható.
A magas díjak rossz hatással vannak az ember jólétére és egészségére, ezért van egy bizonyos határ, ameddig az emberek egészségkárosodás nélkül dolgozhatnak. Általában búvárruhában merülve eléri a 40 métert, ami 4 atmoszférának felel meg. A búvár csak merev szkafanderben tud nagy mélységbe ereszkedni, amely átveszi a víz nyomását. Biztonságosan tud merülni akár 200 méterig.
Az emberi egészségre gyakorolt hatás
Ha hosszú ideig víz alatt tartózkodik magas nyomáson, jelentős mennyiségű levegő oldódik fel a vérben és más testnedvekben. Ha a búvár gyorsan felemelkedik a felszínre, akkor az oldott levegő buborékok formájában felszabadul a vérből. A buborékok hirtelen felszabadulása súlyos fájdalmat okozhat az egész testben, és dekompressziós betegséghez vezethet. Ezért hosszú ideig (több óráig) tarthat, amíg az oldott gáz fokozatosan és buborékok nélkül felszabadul, hogy felemelje a hosszú ideig nagy mélységben dolgozó búvárt.
Tengernyomás és tengeri állatok
Bár korábban a tengerfenéken uralkodó nyomás óriási értékeit jelezték, a tengeri állatok esetében ezek nem olyan jelentős mutatók. A helyi lakosok könnyen és nyugodtan elviselhetik ennek a mutatónak a nagy ingadozását napközben. Néhány ilyen állat azonban nem nagyon tolerálja az éles nyomásváltozást. Például a tengeri sügér megduzzad, amikor a szárazföldre viszik, különösen, ha nagyon gyorsan kiemelik a vízből.
A víz alatti légköri nyomást meglehetősen könnyű kiszámítani. Elég megjegyezni, hogy 10 méterenként 1 légkör jár. Nagyobb mélységben azonban más mutatók is szerepet játszanak, mint például a kompresszió és a vízsűrűség. Ezzel kapcsolatban a számítást ezen értékek figyelembevételével kell elvégezni.
