Još od školskih godina svi znaju da je voda gušća od zraka. Zbog toga je promjena tlaka pod vodom s uranjanjem brža od njegove promjene s povećanjem visine. Dakle, pri spuštanju 10 metara dolazi do povećanja tlaka po atmosferi. U dubokim oceanskim depresijama, dosežući 10 tisuća metara, ova brojka iznosi 1 tisuću atmosfera. Kako saznati kako se tlak mijenja pod vodom i kako to utječe na živa bića bit će opisano u nastavku.
Fizički izračuni
Gustoća slane morske vode je 1-2% veća od one svježe tekućine. Stoga je s određenom točnošću moguće izračunati koliki je tlak pod vodom, jer se pri poniranju na svakih 10 metara povećava za jednu atmosferu. Na primjer, podmornica na dubini od 100 metara doživljava pritisak od 10 atmosfera, što se može usporediti s pokazateljima unutar parnog kotla u lokomotivi. Iz ovoga proizlazi da svaki sloj u moru ima svojhidrostatski indeks. Sve podmornice opremljene su mjeračima tlaka koji mjere tlak vode iznad broda, na temelju kojih možete odrediti stupanj uronjenja.
Na velikoj dubini postaje vidljiva kompresibilnost vode, jer je njena gustoća u dubokim slojevima veća nego na površini. A tlak raste brže nego linearno, zbog čega graf lagano odstupa od ravne linije. Dodatni tlak uzrokovan kompresijom tekućine raste s kvadratom. Kada se spuštate 11 km, to je oko 3% ukupnog pritiska na ovoj dubini.
Kako se istražuju mora i oceani
Studija koristi batiskafe i batisfere. Batisfera je čelična kugla s prazninom u unutrašnjosti koja može izdržati vrlo visok pritisak dubokog mora. U zid batisfere postavljen je otvor - hermetički otvor zatvoren jakim staklom. Batisfera s istraživačem spušta se s broda na čeličnom sajlu na onaj sloj vode koji reflektor ne može osvijetliti. Zahvaljujući ovom uređaju bilo je moguće spustiti se do 1 km. Batiskafe s batisferom (ojačane na dnu velikim čeličnim spremnikom), koja je napunjena benzinom, mogu postići još veće uranjanje.
Budući da je gustoća benzina manja od vode, takva struktura može se kretati u moru, poput zračnog mosta. Umjesto laganog plina koristi se benzin. Istodobno, batiskaf je opremljen opskrbom balastom i motorom, zahvaljujući kojem se, za razliku od batisfere, može kretati samostalno, bez potrebe za komunikacijom s brodom napovršina.
Proučavanje pritiska pod vodom na dubini
Na početku, batiskaf pluta na vodi poput plutajuće podvodne žlice. Za početak ronjenja u prazne balastne odjeljke ulijeva se morska voda, zbog čega konstrukcija počinje tonuti sve dublje pod vodu dok ne dođe do dna. Za izlazak na površinu oslobađa se balast i bez viška tereta batiskaf se lako izdiže na površinu.
Najdublje zaron pomoću batiskafa izveden je 23. siječnja 1960., kada je proveo 20 minuta u Marijanskom rovu na dubini od 10919 metara pod vodom, gdje je tlak bio veći od 1150 atmosfera (proračun je proveden uzimajući u obzir povećanje gustoće tekućine zbog kompresije i saliniteta). Kao rezultat eksperimenta, istraživači su pronašli živa bića koja žive čak i na tako teško dostupnim mjestima.
Tlak vode
Prilikom ronjenja ronilac ili plivač nailazi na hidrostatski tlak na cijeloj površini tijela, a on premašuje normalne parametre njegovog tijela. Iako tijelo ronioca zbog gumenog odijela možda nije u izravnom kontaktu s vodom, tijelo ronioca je podložno istom pritisku koji utječe na tijelo plivača, budući da se zrak u odijelu mora komprimirati kako bi se uzeli u obzir okolišni čimbenici. Zbog toga se čak i zrak za disanje koji se dovodi kroz crijevo mora pumpati, uzimajući u obzir pritisak vode na predviđenoj dubini. Isti indikator mora biti i za zrak koji se iz cilindara dovodi do maske ronioca. Stoga ronioci moraju udisati zrak neuobičajenim brzinama.
Protiv pritiska neće pomoći ni ronilačko zvono ili keson, jer se u njemu zrak treba komprimirati da ne padne ispod zvona, odnosno povećati ga na ekološke pokazatelje. Iz tog razloga, uz postupno uranjanje, dolazi do stalnog pumpanja zraka uz očekivanje pritiska vode na dostignutoj dubini.
Visoke stope loše utječu na dobrobit i zdravlje osobe, zbog čega postoji određena granica do koje ljudi mogu raditi bez štete po zdravlje. Obično, kada se roni u ronilačkom odijelu, doseže 40 metara, što odgovara 4 atmosfere. Ronilac se može spustiti na velike dubine samo u krutom svemirskom odijelu, koje će preuzeti pritisak vode. Može sigurno zaroniti do 200 metara.
Utjecaj na ljudsko zdravlje
Kada ostanete pod vodom dulje vrijeme pod visokim tlakom, znatna količina zraka će se otopiti u krvi i drugim tjelesnim tekućinama. Ako se ronilac brzo diže na površinu, tada će se otopljeni zrak početi oslobađati iz krvi u obliku mjehurića. Iznenadno oslobađanje mjehurića može dovesti do jake boli u cijelom tijelu i dovesti do dekompresijske bolesti. Stoga može potrajati dosta vremena (nekoliko sati) da se otopljeni plin postupno i bez mjehurića oslobodi da podigne ronioca koji je dugo radio na velikim dubinama.
Tlak mora i morske životinje
Iako su već ranije naznačene enormne vrijednosti tlaka na dnu mora, za morske životinje to nisu toliko značajni pokazatelji. Lokalni stanovnici mogu lako i mirno podnijeti ogromne fluktuacije ovog pokazatelja tijekom dana. Međutim, neke takve životinje ne podnose vrlo dobro oštru promjenu tlaka. Na primjer, brancin će nabubriti kada se iznese na kopno, posebno ako se vrlo brzo izvadi iz vode.
Atmosferski tlak pod vodom prilično je lako izračunati. Dovoljno je zapamtiti da na svakih 10 metara postoji 1 atmosfera. Međutim, na većim dubinama dolaze u obzir drugi pokazatelji, poput kompresije i gustoće vode. S tim u vezi, bit će potrebno izvršiti izračun uzimajući u obzir ove vrijednosti.
