מאז שנות הלימודים, כולם יודעים שהמים צפופים יותר מאוויר. בגלל זה, השינוי בלחץ מתחת למים עם טבילה מהיר יותר מהשינוי שלו עם הגדלת הגובה. לכן, כאשר יורדים 10 מטר, יש עלייה בלחץ לכל אטמוספירה. בשקעים אוקיינוסים עמוקים, המגיעים ל-10 אלף מטרים, נתון זה הוא 1,000 אטמוספרות. כיצד לגלות כיצד הלחץ משתנה מתחת למים וכיצד הוא משפיע על יצורים חיים יתואר להלן.
חישובים פיזיים
הצפיפות של מי ים מלוחים גבוהה ב-1-2% מזו של נוזל טרי. לכן, עם דיוק מסוים, אפשר לחשב מהו הלחץ מתחת למים, כי כשטובלים על כל 10 מטר הוא גדל באטמוספירה אחת. לדוגמה, צוללת בעומק של 100 מטר חווה לחץ של 10 אטמוספרות, שניתן להשוות עם האינדיקטורים בתוך דוד קיטור בקטר. מכאן נובע שלכל שכבה בים יש משלהאינדקס הידרוסטטי. כל הצוללות מצוידות במדדי לחץ המודדים את לחץ המים מעל הסיפון, לפיהם ניתן לקבוע את מידת הטבילה.
בעומק רב, יכולת הדחיסה של המים הופכת בולטת, מכיוון שצפיפותם בשכבות עמוקות גבוהה יותר מאשר על פני השטח. והלחץ עולה מהר יותר מאשר ליניארי, מה שגורם לגרף לסטות מעט מקו ישר. הלחץ הנוסף שנגרם מדחיסת נוזלים עולה עם הריבוע. בירידה של 11 ק מ, זה בערך 3% מהלחץ הכולל בעומק זה.
איך חוקרים ימים ואוקיינוסים
המחקר משתמש בבתיסקפות ובאטיספירות. באטיספירה היא כדור פלדה עם חלל בתוכו שיכול לעמוד בלחץ הגבוה מאוד של הים העמוק. בדופן האמבטיה מניחים אשנב - פתח הרמטי שנסגר בזכוכית חזקה. האמבטיה עם החוקר מורידה מהספינה על כבל פלדה אל אותה שכבת מים שהזרקור אינו יכול להאיר. הודות למכשיר זה, ניתן היה לרדת ל-1 ק מ. באטיסקאפים עם באטיספירה (מחוזקים בתחתית במיכל פלדה גדול), אשר מלא בבנזין, יכול להשיג טבילה גדולה עוד יותר.
בגלל שצפיפות הבנזין פחותה ממים, מבנה כזה יכול לנוע בים, כמו צלייה באוויר. נעשה שימוש בבנזין במקום בגז קל. במקביל, האמבטיה מצוידת באספקת נטל ומנוע, שבזכותם, בניגוד לבאטיספירה, הוא יכול לנוע באופן עצמאי, ללא צורך בתקשורת עם הספינה עלמשטח.
מחקרי לחץ מתחת למים בעומק
בתחילה, האמבטיה צף על פני המים כמו כפית צפה מתחת למים. כדי להתחיל בצלילה, מוזגים מי ים לתוך תאי הנטל הריקים, שבגללם המבנה מתחיל לשקוע עמוק יותר ויותר מתחת למים עד שהוא מגיע לקרקעית. כדי לעלות אל פני השטח, הנטל משתחרר, וללא מטען עודף, האמבטיה עולה בקלות אל פני השטח.
הצלילה העמוקה ביותר באמצעות אמבטיות בוצעה ב-23 בינואר 1960, כאשר בילה 20 דקות בתעלת מריאנה בעומק של 10919 מטר מתחת למים, שם הלחץ היה יותר מ-1150 אטמוספרות (החישוב בוצע תוך התחשבות בעלייה בצפיפות הנוזל עקב דחיסה ומליחות). כתוצאה מהניסוי, החוקרים מצאו יצורים חיים שחיים אפילו במקומות שקשה להגיע אליהם.
לחץ מים
בעת צלילה, צולל צלילה או שחיין נתקל בלחץ הידרוסטטי על פני כל פני הגוף, בזמן שהוא חורג מהפרמטרים הרגילים של גופו. למרות שגופו של הצולל עשוי שלא להיות במגע ישיר עם המים בגלל חליפת הגומי, גופו של הצולל נתון לאותו לחץ שמשפיע על גוף השחיין, שכן יש לדחוס את האוויר בחליפת כדי לקחת בחשבון גורמים סביבתיים. בשל כך, יש לשאוב פנימה אפילו את אוויר הנשימה המסופק דרך הצינור, תוך התחשבות בלחץ המים בעומק המיועד. אותו מחוון חייב להיות עבור האוויר המועבר מהגלילים למסכת הצוללן.לפיכך, צוללנים צריכים לנשום אוויר בקצבים חריגים.
פעמון צלילה או קיסון לא יעזרו גם נגד לחץ, שכן יש לדחוס את האוויר בו כדי שלא ייפול מתחת לפעמון, כלומר להגדיל אותו לאינדיקטורים סביבתיים. מסיבה זו, עם טבילה הדרגתית, יש שאיבה מתמדת של אוויר עם ציפייה ללחץ מים בעומק אליו מגיעים.
תעריפים גבוהים משפיעים לרעה על רווחתו ובריאותו של אדם, ולכן יש גבול מסוים אליו אנשים יכולים לעבוד ללא פגיעה בבריאות. בדרך כלל, כשצוללים בחליפת צלילה, הוא מגיע ל-40 מטר, שמתאים ל-4 אטמוספרות. צולל יכול לרדת לעומקים גדולים רק בחליפת חלל קשיחה, שתעמוד בלחץ המים. הוא יכול לצלול בבטחה עד 200 מטר.
השפעה על בריאות האדם
כשאתה שוהה זמן רב מתחת למים בלחץ גבוה, כמות ניכרת של אוויר תתמוסס בדם ובנוזלי גוף אחרים. אם יש עלייה מהירה של הצולל אל פני השטח, אז האוויר המומס יתחיל להשתחרר מהדם בצורה של בועות. שחרור פתאומי של בועות עלול להוביל לכאבים עזים בכל הגוף ולהוביל למחלת דקומפרסיה. לכן, עשוי לקחת זמן רב (מספר שעות) עד שהגז המומס ישתחרר בהדרגה וללא בועות כדי להעלות צוללן שעבד בעומק רב במשך זמן רב.
לחץ ים וחיות ימיות
למרות שהערכים העצומים של הלחץ בקרקעית הים צוינו בעבר, עבור בעלי חיים ימיים אלה אינם אינדיקטורים כה משמעותיים. תושבים מקומיים יכולים בקלות ובשלווה לסבול תנודות עצומות במדד זה במהלך היום. עם זאת, כמה בעלי חיים כאלה אינם סובלים שינוי חד בלחץ היטב. לדוגמה, בס ים יתנפח כשלוקחים אותו ליבשה, במיוחד אם יוצאים מהמים מהר מאוד.
לחץ אטמוספרי מתחת למים קל למדי לחישוב. מספיק לזכור שעל כל 10 מטר יש אטמוספירה אחת. עם זאת, בעומקים גדולים יותר, מדדים אחרים נכנסים לפעולה, כגון דחיסה וצפיפות מים. בהקשר זה, יהיה צורך לבצע את החישוב תוך התחשבות בערכים אלו.
