منذ سنوات الدراسة ، يعلم الجميع أن الماء أكثر كثافة من الهواء. وبسبب هذا ، فإن التغيير في الضغط تحت الماء مع الغمر يكون أسرع من تغيره مع زيادة الارتفاع. لذلك ، عند النزول بمقدار 10 أمتار ، هناك زيادة في الضغط لكل غلاف جوي. في المنخفضات المحيطية العميقة ، التي تصل إلى 10 آلاف متر ، يكون هذا الرقم 1000 غلاف جوي. كيفية معرفة كيف يتغير الضغط تحت الماء وكيف يؤثر على الكائنات الحية سيتم وصفها أدناه.
الحسابات المادية
كثافة مياه البحر المالحة أعلى بنسبة 1-2٪ من كثافة السوائل الطازجة. لذلك ، بدقة معينة ، من الممكن حساب الضغط تحت الماء ، لأنه عند الغمر لكل 10 أمتار ، يزداد بمقدار جو واحد. على سبيل المثال ، تتعرض غواصة على عمق 100 متر لضغط يبلغ 10 أجواء ، والتي يمكن مقارنتها بالمؤشرات الموجودة داخل غلاية بخارية في قاطرة. ويترتب على ذلك أن كل طبقة في البحر لها خاصيتهامؤشر هيدروستاتيكي. تم تجهيز جميع الغواصات بمقاييس ضغط تقيس ضغط المياه الموجودة في البحر ، والتي بناءً عليها يمكنك تحديد درجة الانغماس.
عند العمق الكبير ، تصبح انضغاطية الماء ملحوظة ، لأن كثافتها في الطبقات العميقة أعلى منها على السطح. ويزداد الضغط أسرع من الارتفاع الخطي ، مما يتسبب في انحراف الرسم البياني قليلاً عن الخط المستقيم. يزداد الضغط الإضافي الناتج عن ضغط السوائل مع زيادة المربع. عند النزول 11 كم يكون الضغط حوالي 3٪ من إجمالي الضغط عند هذا العمق.
كيف يتم استكشاف البحار والمحيطات
تستخدم الدراسة مغاطس أعماق وأحواض استحمام. كرة الأعماق عبارة عن كرة فولاذية بها فراغ بداخلها يمكنه تحمل الضغط المرتفع للغاية لأعماق البحار. يتم وضع فتحة في جدار كرة الحمام - فتحة محكمة الإغلاق مغلقة بزجاج قوي. يتم إنزال حوض الاستحمام مع الباحث من السفينة على كابل فولاذي إلى تلك الطبقة من الماء التي لا يمكن للضوء الكشاف أن يضيئها. بفضل هذا الجهاز ، كان من الممكن النزول إلى كيلومتر واحد. يمكن لأحواض الاستحمام ذات كرة الاستحمام (المقواة في الأسفل بخزان فولاذي كبير) ، المملوءة بالبنزين ، تحقيق انغماس أكبر.
لأن كثافة البنزين أقل من كثافة الماء ، يمكن لمثل هذا الهيكل أن يتحرك في البحر ، مثل المنطاد في الهواء. يستخدم البنزين بدلا من الغاز الخفيف. في الوقت نفسه ، تم تجهيز حوض الاستحمام بمصدر للصابورة ومحرك ، وبفضل ذلك ، على عكس مجال الأعماق ، يمكن أن يتحرك بشكل مستقل ، دون الحاجة إلى الاتصال بالسفينة علىالسطح
دراسات للضغط تحت الماء في العمق
في البداية ، يطفو حوض الاستحمام على الماء مثل ملعقة عائمة تحت الماء. لبدء الغوص ، يتم سكب ماء البحر في حجرات الصابورة الفارغة ، وبسبب ذلك يبدأ الهيكل في الغرق بشكل أعمق وأعمق تحت الماء حتى يصل إلى القاع. للصعود إلى السطح ، يتم تحرير الصابورة ، وبدون حمولة زائدة ، يرتفع حوض الاستحمام بسهولة إلى السطح.
تم إجراء أعمق غوص باستخدام حوض الاستحمام في 23 يناير 1960 ، عندما أمضى 20 دقيقة في خندق ماريانا على عمق 10919 مترًا تحت الماء ، حيث كان الضغط أكثر من 1150 ضغطًا جويًا (تم إجراء الحساب مع مراعاة زيادة كثافة السائل بسبب الضغط والملوحة). نتيجة للتجربة ، وجد الباحثون كائنات حية تعيش حتى في مثل هذه الأماكن التي يصعب الوصول إليها.
ضغط الماء
عند الغوص ، يواجه الغواص أو السباح ضغطًا هيدروستاتيكيًا على كامل سطح الجسم ، بينما يتجاوز المقاييس الطبيعية لجسمه. على الرغم من أن جسم الغواص قد لا يكون على اتصال مباشر بالماء بسبب البدلة المطاطية ، إلا أن جسم الغواص يخضع لنفس الضغط الذي يؤثر على جسم السباح ، حيث يجب ضغط الهواء في البدلة لمراعاة العوامل البيئية. لهذا السبب ، يجب ضخ حتى هواء التنفس الذي يتم توفيره عبر الخرطوم ، مع مراعاة ضغط الماء عند العمق المقصود. يجب أن يكون نفس المؤشر للهواء المنقول من الأسطوانات إلى قناع الغطاس.وبالتالي ، يتعين على الغواصين تنفس الهواء بمعدلات غير عادية.
لن يساعد جرس الغوص أو الغواص في مقاومة الضغط أيضًا ، حيث يجب ضغط الهواء فيه حتى لا يقع تحت الجرس ، أي زيادته إلى المؤشرات البيئية. لهذا السبب ، مع الانغماس التدريجي ، هناك ضخ مستمر للهواء مع توقع ضغط الماء عند الوصول إلى العمق.
المعدلات المرتفعة لها تأثير سيء على رفاهية الشخص وصحته ، وهذا هو السبب في وجود حد معين يمكن للناس العمل دون الإضرار بالصحة. عادة ، عند الغوص ببدلة الغوص ، يصل ارتفاعه إلى 40 مترًا ، وهو ما يعادل 4 أجواء. يمكن للغواص النزول إلى أعماق كبيرة فقط ببدلة فضاء صلبة ، والتي ستتحمل ضغط الماء. تستطيع الغوص بأمان حتى 200 متر
التأثير على صحة الإنسان
عندما تبقى تحت الماء لفترة طويلة تحت ضغط مرتفع ، ستذوب كمية كبيرة من الهواء في الدم وسوائل الجسم الأخرى. إذا كان هناك ارتفاع سريع للغواص إلى السطح ، فسيبدأ الهواء الذائب في الخروج من الدم على شكل فقاعات. يمكن أن يؤدي الإطلاق المفاجئ للفقاعات إلى ألم شديد في جميع أنحاء الجسم ويؤدي إلى مرض تخفيف الضغط. لذلك ، قد يستغرق الأمر وقتًا طويلاً (عدة ساعات) حتى يتم إطلاق الغاز المذاب بشكل تدريجي وبدون فقاعات لرفع الغواص الذي عمل في أعماق كبيرة لفترة طويلة.
ضغط البحر والحيوانات البحرية
على الرغم من الإشارة سابقًا إلى القيم الهائلة للضغط في قاع البحر ، إلا أن هذه ليست مؤشرات مهمة للحيوانات البحرية. يمكن للسكان المحليين بسهولة وهدوء تحمل تقلبات ضخمة في هذا المؤشر خلال النهار. ومع ذلك ، فإن بعض هذه الحيوانات لا تتحمل تغيرًا حادًا في الضغط جيدًا. على سبيل المثال ، سوف ينتفخ سمك القاروص عند اصطحابه إلى الأرض ، خاصةً إذا أخرج من الماء بسرعة كبيرة.
من السهل حساب الضغط الجوي تحت الماء. يكفي أن نتذكر أنه لكل 10 أمتار هناك جو واحد. ومع ذلك ، في الأعماق الكبيرة ، تلعب مؤشرات أخرى ، مثل الضغط وكثافة الماء. في هذا الصدد ، سيكون من الضروري إجراء الحساب مع مراعاة هذه القيم.
