Kouluvuosista lähtien kaikki ovat tietäneet, että vesi on ilmaa tiheämpää. Tästä johtuen paineen muutos veden alla upottamisen yhteydessä on nopeampi kuin sen muutos korkeuden kasvaessa. Joten kun laskeudut 10 metriä, paine nousee ilmakehää kohden. Syvissä v altameren syvennyksissä, jotka saavuttavat 10 tuhatta metriä, tämä luku on tuhat ilmakehää. Alla kuvataan, kuinka paine muuttuu veden alla ja miten se vaikuttaa eläviin olentoihin.
Fyysiset laskelmat
Suolaisen meriveden tiheys on 1-2 % korkeampi kuin tuoreen nesteen. Siksi tietyllä tarkkuudella on mahdollista laskea, mikä paine on veden alla, koska upotettuna joka 10 metrin välein se kasvaa yhdellä ilmakehällä. Esimerkiksi sukellusvene 100 metrin syvyydessä kokee 10 ilmakehän paineen, jota voidaan verrata veturin höyrykattilan sisällä oleviin indikaattoreihin. Tästä seuraa, että jokaisella meren kerroksella on omansahydrostaattinen indeksi. Kaikissa sukellusveneissä on painemittarit, jotka mittaavat veden paineen yli laidan ja joiden perusteella voit määrittää upotusasteen.
Suurissa syvyyksissä veden kokoonpuristuvuus tulee havaittavaksi, koska sen tiheys syvissä kerroksissa on suurempi kuin pinnalla. Ja paine nousee nopeammin kuin lineaarisesti, jolloin kaavio poikkeaa hieman suorasta. Nesteen puristamisesta aiheutuva lisäpaine kasvaa neliön myötä. Kun laskeudut 11 km, se on noin 3 % kokonaispaineesta tällä syvyydellä.
Miten meriä ja v altameriä tutkitaan
Tutkimuksessa käytetään batyscafeja ja batysfäärejä. Batysfääri on teräspallo, jonka sisällä on aukko ja joka kestää syvänmeren erittäin korkean paineen. Batysfäärin seinään sijoitetaan valolukko - vahvalla lasilla suljettu hermeettinen aukko. Batysfääri yhdessä tutkijan kanssa lasketaan aluksesta teräskaapelilla siihen vesikerrokseen, jota valonheitin ei pysty valaisemaan. Tämän laitteen ansiosta oli mahdollista laskea 1 km: iin. Batyskafit, joissa on batysfääri (vahvistettu pohjassa suurella terässäiliöllä), joka on täytetty bensiinillä, voivat saavuttaa vielä paremman upottamisen.
Koska bensiinin tiheys on pienempi kuin veden, tällainen rakennelma voi liikkua meressä kuin räpylä ilmassa. Kevyen kaasun sijasta käytetään bensiiniä. Samanaikaisesti batyscaphe on varustettu painolastilla ja moottorilla, jonka ansiosta, toisin kuin batysfääri, se voi liikkua itsenäisesti ilman, että se tarvitsee yhteyttä alukseen.pinta.
Paineen tutkimukset veden alla syvyydessä
Aluksi batyskaafi kelluu vedessä kuin kelluva vedenalainen lusikka. Sukeltamisen aloittamiseksi tyhjiin painolastiosastoihin kaadetaan merivettä, jonka vuoksi rakenne alkaa vajota yhä syvemmälle veden alle, kunnes se saavuttaa pohjan. Pintaan noustakseen painolasti vapautetaan, ja ilman ylimääräistä lastia batyskafi nousee helposti pintaan.
Syvin sukellus batyskaafia käyttäen suoritettiin 23. tammikuuta 1960, jolloin hän vietti 20 minuuttia Mariana-haudon syvyydessä 10919 metrin syvyydessä veden alla, jossa paine oli yli 1150 ilmakehää (laskelma suoritettiin ottaen huomioon puristamisesta ja suolaisuudesta johtuva nesteen tiheyden lisääntyminen). Kokeen tuloksena tutkijat löysivät eläviä olentoja, jotka elävät jopa niin vaikeapääsyisissä paikoissa.
Vedenpaine
Sukeltaessaan sukeltaja tai uimari kohtaa hydrostaattisen paineen koko kehon pinnalla, vaikka se ylittää hänen kehonsa normaalit parametrit. Vaikka sukeltajan vartalo ei välttämättä ole suorassa kosketuksessa veden kanssa kumipuvun vuoksi, sukeltajan vartaloon kohdistuu sama paine, joka vaikuttaa uimarin vartaloon, koska puvun ilmaa on puristettava ympäristötekijöiden huomioon ottamiseksi. Tästä johtuen myös letkun kautta syötetty hengitysilma on pumpattava sisään ottaen huomioon veden paine tarkoitetulla syvyydellä. Saman ilmaisimen tulee olla sylintereistä sukeltajan naamioon syötetylle ilmalle. Siksi sukeltajien on hengitettävä ilmaa epätavallisella tahdilla.
Sukelluskello tai kessoni ei myöskään auta painetta vastaan, sillä siinä oleva ilma tulee puristaa niin, ettei se putoa kellon alle, eli nostaa sitä ympäristöindikaattoreiksi. Tästä syystä asteittaisen upottamisen yhteydessä ilma pumppaa jatkuvasti ja vedenpaineen odotetaan olevan saavutetussa syvyydessä.
Korkeat korot vaikuttavat huonosti ihmisen hyvinvointiin ja terveyteen, minkä vuoksi on olemassa tietty raja, johon asti ihmiset voivat työskennellä ilman haittaa terveydelle. Yleensä sukelluspuvussa sukeltaessa se saavuttaa 40 metriä, mikä vastaa 4 ilmakehää. Sukeltaja voi laskeutua suuriin syvyyksiin vain jäykässä avaruuspuvussa, joka kestää veden paineen. Se voi sukeltaa turvallisesti jopa 200 metriin.
Vaikutus ihmisten terveyteen
Kun pysyt veden alla pitkään korkeassa paineessa, huomattava määrä ilmaa liukenee vereen ja muihin kehon nesteisiin. Jos sukeltaja nousee nopeasti pintaan, liuennut ilma alkaa vapautua verestä kuplien muodossa. Kuplien äkillinen vapautuminen voi aiheuttaa voimakasta kipua koko kehossa ja johtaa dekompressiotautiin. Siksi voi kestää kauan (useita tunteja), ennen kuin liuennut kaasu vapautuu asteittain ja ilman kuplia, jotta sukeltaja, joka on työskennellyt pitkään suurissa syvyyksissä, nousee ylös.
Meren paine ja meren eläimet
Vaikka merenpohjan paineen v altavat arvot oli aiemmin ilmoitettu, ne eivät ole merieläimille niin merkittäviä indikaattoreita. Paikalliset asukkaat voivat helposti ja rauhallisesti kestää tämän indikaattorin suuria vaihteluita päivän aikana. Jotkut tällaiset eläimet eivät kuitenkaan siedä jyrkkää paineen muutosta kovin hyvin. Esimerkiksi meribassi turpoaa, kun se viedään maahan, varsinkin jos se otetaan pois vedestä hyvin nopeasti.
Ilmakehän paine veden alla on melko helppo laskea. Riittää, kun muistat, että jokaista 10 metriä kohden on 1 ilmakehä. Suuremmilla syvyyksillä vaikuttavat kuitenkin muut indikaattorit, kuten puristus ja veden tiheys. Tässä yhteydessä laskelma on suoritettava ottaen huomioon nämä arvot.
