Seit der Schulzeit weiß jeder, dass Wasser dichter ist als Luft. Aus diesem Grund ist die Druckänderung unter Wasser beim Eintauchen schneller als seine Änderung mit zunehmender Höhe. Wenn Sie also 10 Meter absteigen, steigt der Druck pro Atmosphäre. In tiefen ozeanischen Vertiefungen, die 10.000 Meter erreichen, beträgt diese Zahl 1.000 Atmosphären. Wie sich der Druck unter Wasser verändert und wie er auf Lebewesen wirkt, erfahren Sie im Folgenden.
Physikalische Berechnungen
Die Dichte von salzigem Meerwasser ist 1-2% höher als die von frischer Flüssigkeit. Daher kann mit einer gewissen Genauigkeit berechnet werden, welcher Druck unter Wasser herrscht, da er beim Eintauchen alle 10 Meter um eine Atmosphäre zunimmt. Beispielsweise erfährt ein U-Boot in einer Tiefe von 100 Metern einen Druck von 10 Atmosphären, was mit den Anzeigen in einem Dampfkessel in einer Lokomotive verglichen werden kann. Daraus folgt, dass jede Schicht im Meer ihre eigene hatHydrostatischer Index. Alle U-Boote sind mit Manometern ausgestattet, die den Druck des Wassers über Bord messen, anhand dessen Sie den Eintauchgrad bestimmen können.
In großer Tiefe macht sich die Kompressibilität von Wasser bemerkbar, da seine Dichte in tiefen Schichten höher ist als an der Oberfläche. Und der Druck steigt schneller als linear an, wodurch der Graph leicht von einer geraden Linie abweicht. Der durch Fluidkompression verursachte zusätzliche Druck steigt mit dem Quadrat. Bei einem Abstieg von 11 km beträgt er etwa 3 % des Gesamtdrucks in dieser Tiefe.
Wie Meere und Ozeane erforscht werden
Die Studie verwendet Bathyscaphes und Bathyspheres. Eine Bathysphäre ist eine Stahlkugel mit einem Hohlraum im Inneren, die dem sehr hohen Druck der Tiefsee standh alten kann. In der Wand der Bathysphäre befindet sich ein Bullauge - eine hermetische Öffnung, die mit starkem Glas verschlossen ist. Die Bathysphäre mit dem Forscher wird an einem Stahlseil vom Schiff zu jener Wasserschicht hinabgelassen, die der Suchscheinwerfer nicht ausleuchten kann. Dank dieses Geräts war es möglich, auf 1 km abzusteigen. Bathyscaphes mit einer Bathysphäre (unten verstärkt durch einen großen Stahltank), die mit Benzin gefüllt ist, können eine noch größere Immersion erreichen.
Da die Dichte von Benzin geringer ist als die von Wasser, kann sich eine solche Struktur im Meer bewegen, wie ein Zeppelin in der Luft. Anstelle von Leichtgas wird Benzin verwendet. Gleichzeitig ist die Bathyscaphe mit einem Ballastvorrat und einem Motor ausgestattet, wodurch sie sich im Gegensatz zur Bathysphere unabhängig bewegen kann, ohne dass eine Kommunikation mit dem Schiff erforderlich istOberfläche.
Studien zum Druck unter Wasser in der Tiefe
Zunächst schwimmt das Bathyscaphe wie ein schwimmender Unterwasserlöffel auf dem Wasser. Um mit dem Tauchen zu beginnen, wird Meerwasser in die leeren Ballastkammern gegossen, wodurch die Struktur immer tiefer unter das Wasser sinkt, bis sie den Grund erreicht. Um an die Oberfläche aufzusteigen, wird der Ballast abgelassen, und ohne überschüssige Ladung steigt das Bathyscaphe leicht an die Oberfläche.
Der tiefste Tauchgang mit einem Bathyscaphe wurde am 23. Januar 1960 durchgeführt, als er 20 Minuten im Marianengraben in einer Tiefe von 10919 Metern unter Wasser verbrachte, wo der Druck mehr als 1150 Atmosphären betrug (die Berechnung wurde durchgeführt unter Berücksichtigung der Dichtezunahme der Flüssigkeit durch Kompression und Salzgeh alt). Als Ergebnis des Experiments fanden die Forscher Lebewesen, die selbst an solch schwer zugänglichen Orten leben.
Wasserdruck
Beim Tauchen trifft ein Sporttaucher oder Schwimmer über die gesamte Körperoberfläche auf hydrostatischen Druck, der die normalen Parameter seines Körpers übersteigt. Obwohl der Körper des Tauchers aufgrund des Gummianzugs möglicherweise keinen direkten Kontakt mit dem Wasser hat, ist der Körper des Tauchers dem gleichen Druck ausgesetzt, der auf den Körper des Schwimmers wirkt, da die Luft im Anzug komprimiert werden muss, um Umweltfaktoren zu berücksichtigen. Aus diesem Grund muss auch die durch den Schlauch zugeführte Atemluft unter Berücksichtigung des Wasserdrucks in der vorgesehenen Tiefe nachgepumpt werden. Derselbe Indikator muss für die Luft gelten, die von den Zylindern zur Tauchermaske geliefert wird. Daher müssen Taucher mit ungewöhnlichen Raten Luft atmen.
Eine Taucherglocke oder ein Caisson helfen auch nicht gegen Druck, da die darin enth altene Luft komprimiert werden sollte, damit sie nicht unter die Glocke fällt, dh sie auf Umweltindikatoren erhöht. Aus diesem Grund gibt es beim allmählichen Eintauchen ein konstantes Pumpen von Luft mit der Erwartung des Wasserdrucks in der erreichten Tiefe.
Hohe Raten wirken sich negativ auf das Wohlbefinden und die Gesundheit einer Person aus, weshalb es eine gewisse Grenze gibt, bis zu der Menschen ohne gesundheitliche Schäden arbeiten können. Normalerweise erreicht er beim Tauchen im Taucheranzug 40 Meter, was 4 Atmosphären entspricht. Ein Taucher kann nur in einem starren Raumanzug, der den Druck des Wassers aushält, in große Tiefen hinabsteigen. Es kann sicher bis zu 200 Meter tief tauchen.
Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit
Wenn Sie längere Zeit unter hohem Druck unter Wasser bleiben, löst sich eine beträchtliche Menge Luft im Blut und anderen Körperflüssigkeiten. Wenn der Taucher schnell an die Oberfläche steigt, beginnt die gelöste Luft in Form von Blasen aus dem Blut freigesetzt zu werden. Die plötzliche Freisetzung von Blasen kann zu starken Schmerzen im ganzen Körper und zu einer Dekompressionskrankheit führen. Daher kann es lange dauern (mehrere Stunden), bis das gelöste Gas allmählich und blasenfrei freigesetzt wird, um einen Taucher zu heben, der lange Zeit in großen Tiefen gearbeitet hat.
Meeresdruck und Meerestiere
Obwohl die enormen Druckwerte am Meeresboden zuvor angezeigt wurden, sind dies für Meerestiere keine so signifikanten Indikatoren. Die Anwohner können tagsüber große Schwankungen dieses Indikators leicht und ruhig ertragen. Einige dieser Tiere vertragen jedoch eine starke Druckänderung nicht sehr gut. Zum Beispiel schwillt Wolfsbarsch an, wenn er an Land gebracht wird, besonders wenn er sehr schnell aus dem Wasser genommen wird.
Atmosphärischer Druck unter Wasser ist ziemlich einfach zu berechnen. Es reicht aus, sich daran zu erinnern, dass es für alle 10 Meter 1 Atmosphäre gibt. In größeren Tiefen kommen jedoch andere Indikatoren ins Spiel, wie Kompression und Wasserdichte. Dabei ist es erforderlich, die Berechnung unter Berücksichtigung dieser Werte durchzuführen.
