海洋深處壓力究竟有多強?核潛艇都被壓碎成廢鐵,鯨魚為何沒事?:簡單的來說一下這個問題吧,地球又被稱為“水球”,70%被水覆蓋,所以還有很多未知的部分。人類
簡單的來說一下這個問題吧,地球又被稱為“水球”,70%被水覆蓋,所以還有很多未知的部分。人類一直向往太空,而另外一個未知之地,那就是“深!。一般水深超過200米以后,就可以稱為“較深的海域”了,地球上海洋全部計算起來,平均水深大概有3800m,也就是說,地球的平均水深和日本的富士山差不多。
水深以后會造成哪些問題,又是什么概念,我想很多人不太明白,我就簡單的先對這個方面做一個簡要的說明。
水深1~3米
一般人類在海里面裸體潛泳的水深在1~3m之間,稍微專業(yè)一點的水肺潛水最多也就是40m左右,太深了也是伴隨著很大的風險。
水深100m
受過專業(yè)訓練的技術性潛水,其界限也就是100m左右。
水深200~300m
不穿潛水服的潛水,目前世界記錄為214m,是2007年澳大利亞的一位潛水愛好者達成的,可以說這個深度是人類的極限距離了。
水深300~500m
水肺潛水的記錄是332米,和日本的東京塔是一個高度。一般的潛水艇的航行深度為300~500m。
水深500~1000m
南極帝企鵝的最高潛水記錄為564m,帝企鵝的潛水能力在同類中是超群的,能夠在500m以下的水深情況下,潛水超過20分鐘。在這個水深領域,已經(jīng)生活著一些不常見的深海魚了。比如在600m左右的深水中,生長著一種叫做“大鰭后肛魚”的生物,又叫管眼魚,有著透明的腦袋和管狀的眼睛。圖片看起來有一些違和感,因為并非是常規(guī)的動物。
漸深層(水深1000m~3000m)
超過1000m以后,稱為“漸深層”,這個深度幾乎是沒有陽光可以到達的,可以說是完全黑暗的世界。在水深1300m的地方,生長著一種叫做“哥布林鯊魚”的生物,據(jù)說是1.25億年前的史前生物。
在水深2000m左右的地方,生長著一種名為“蓬萊鱛”的“惡魔魚”,體長只有35cm左右。特點就是其頭部和牙齒,被科學家認為是為了在深海捕食而進化!
深海層(3000~6000m)
水深達到3000m以后,就可以叫做深海層了,深海層以后,其水溫只有1~2℃,水壓在300以上。此海層幾乎沒有魚類生存,但是卻有一個特例,那就是抹香鯨。體長在16~18m,頭部巨大,據(jù)說一生中有三分之二的時間在深海度過?茖W家認為,抹香鯨之所以能夠在深海生存,是因為它能夠?qū)⒀鯕獯鎯υ诩∪庵小?/p>
超深海層(水深6000m~)
水深超過6000m以后,被稱為“超深海層”,水壓超過600個氣壓。那么是一個什么意思呢?當你在6500m的深海游泳時,1平方厘米所受的力大約有680kg,你的手掌之上,相當于站著7頭大象。日本載人潛水調(diào)查船,曾經(jīng)在深海6500m工作過。能夠在水深6000m以下進行作業(yè)的調(diào)查船,全世界也只有幾艘而已。
在對深海的情況有一定的了解以后,我們再討論一下,為何鯨魚沒有問題。剛才也說了,大約200米的水深之處,就可以被稱為“深!绷,水深1000m的地方,1平方厘米所受的壓力大約為100kg,那么深海魚為何沒有問題呢?
比如將人類或者鋼鐵做成的東西放到深海,會有什么樣的結果呢?那么會被水壓“擠破”。當外部受到足夠的壓力以后,內(nèi)部的空氣會產(chǎn)生一個向外的力,就像上圖一樣,當一個鋼鐵做成的金庫,被扔到深海之中時,會因為內(nèi)部的空氣,而從內(nèi)部開裂。反之,如果你將一個裝滿水的塑料瓶放到深海中,反而不會被壓破。氣體要比固體以及液體,更加的不耐壓力。
換句話說,內(nèi)部的空氣和外部的壓力保持平衡的話,就不會被壓破。上圖是一個漁夫打到深海魚之后的場景,上岸以后,深海魚內(nèi)臟都突出來了,那是因為內(nèi)部的壓力要高于外部。那么,抹香鯨又是一個什么樣的情況呢?抹香鯨的肌肉中,含有大量的肌紅蛋白,當潛水的時候,這些肌紅蛋白能夠吸收很多氧氣。一般的哺乳動物潛水的時候,會將空氣存儲在肺中,而抹香鯨將氧氣存儲在身體的肌肉之中。抹香鯨的肉呈現(xiàn)紅黑色,那就是因為肌紅蛋白的原因!
部分文章介紹:
《日本中小企業(yè)奮斗記:僅靠一塊鏡子,名滿全球!》
《27年產(chǎn)量世界第一!被該產(chǎn)業(yè)支撐的“日本制造”》
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海洋是一個巨大寶庫,各個深度上都有生命生存。著名的鯨中吃貨抹香鯨,能一口氣潛到2250米;水下8000米處有獅子魚在玩耍;甚至在11,000多米的馬里亞納海溝,也有微生物存在。
跟這些肉身凡胎相比,鋼筋鐵骨的軍用潛艇就差遠嘍!
科研用的深潛器像個鐵疙瘩,不計成本的用最頂級材料對抗水壓,才下潛到11,000米。而軍用潛艇一般也就在200~600米水深活動,最厲害的蘇聯(lián)M級潛艇,用鈦合金制造,曾下潛到1250米,至今也無人逾越。
海洋中每下降10.3米就增加1個大氣壓,1000米深處壓強為100Mpa,相當于每平方米承受1000噸壓力。
這個壓力聽起來很大啊,但那里的魚兒表示沒感覺。就像我們生活在大氣海洋最底層,承受1個標準大氣壓,相當于10米高水柱壓在身上,可我們也沒感覺。要不是科學告訴我們有氣壓存在,我們都不知道那是啥玩意兒。
實際上,壓強不是關鍵,壓強差才是。我們把一個敞口玻璃瓶扔到海里,不論它下潛多深,瓶內(nèi)外壓強一樣,它都不會形變破碎。
我們體內(nèi)壓強與體外大氣壓平衡,也不會感覺到壓力。如果我們到外太空真空環(huán)境,就會面臨內(nèi)壓大,身體膨脹的危險,必須穿宇航服保護。
抹香鯨能潛很深,因為它有特殊本領:
1、抹香鯨的胸腔富有伸縮性,肺泡間的隔膜都具有豐富的彈性纖,肺部可隨水深變化壓縮?s小的肺停止氣體交換,阻止氮氣溶解到血液中。
2、抹香鯨的肌紅蛋白比其他動物高,血紅蛋白濃度也比人類高得多,貯氧能力很強。它在潛水前,就已經(jīng)把氧氣貯存到肌紅蛋白和血紅蛋白中,供身體運動之用。肌紅蛋白表面有電荷,互相排斥,阻止堆積,使其濃度升高也能維持功能。
▲肌紅蛋白
3、顱骨內(nèi)也有相應的構造,咽鼓管與耳朵鼓腔連通,幫助壓力平衡。它體內(nèi)沒什么獨立的密封空腔,呈一個緊密的整體,保持內(nèi)外壓強平衡。雖然身體有輕微壓縮,但不會壓扁。
深海魚類也一樣,8000米深水魚生理結構跟淺水魚差別很大。它們的骨骼很薄,肌肉柔韌,纖維組織細密,表皮只有薄薄的一層,便于體內(nèi)外水分交換。
▲8100米獅子魚
動物的細胞膜并不是封閉的,它像一個有很多門的房間,水可以進來,也可以出去。內(nèi)外交換壓強一致,就化解了壓強差帶來的壓力。
但僅靠壓強一致,還不足以解決所有問題。一個泡沫紙杯,沉到1500米水下本身也會被壓縮,因為紙里有空間。
生物細胞里也有空間,蛋白質(zhì)和脂肪也會被壓縮,又不象分子、原子間有強大作用力抵抗。為此,深海生物又進化出各種應對方式。
比如提前讓蛋白質(zhì)分子變小,更加緊密;細胞膜用不飽和脂肪酸增強流動性,加快內(nèi)外交換速度;用三甲胺氧化物(TMAO)加固蛋白質(zhì)。
其實深海的魚兒也納悶,為什么人在壓強小的環(huán)境中能生存呢?只能說一方水土養(yǎng)一方人,不同的環(huán)境造就不同的生物形態(tài)。
大潛深肯定有利于潛艇隱蔽,但是艇內(nèi)有人,要維持標準氣壓。如果潛艇內(nèi)部氣體增壓,能不能增加潛水深度呢?
理論上可以,人體能自我調(diào)節(jié),緩慢的適應高壓環(huán)境。就像500米水深的潛水鐘里,潛水員也能呼吸高壓混合氣體,工作數(shù)天才上浮。和風漫談原創(chuàng),禁止抄襲。
但問題是,這樣的潛艇不能快速上浮。因為高壓下氮氣溶解在血液中,上浮過快,氮氣從血液中析出產(chǎn)生氣泡,形成血栓危及生命,導致“減壓病”發(fā)生。而不能快速上浮的潛艇,有什么戰(zhàn)斗力呢?
▲潛水鐘
所以,潛艇只能依賴結構設計和金屬材料對抗水壓,龐大的尺寸、高昂成本,也決定了它不可能任意增厚艇壁。再說,還有很多探測、觀察、武器設備要從艇內(nèi)延伸出來,縫隙處都有巨大應力。
未來,無人潛航器快速發(fā)展,不再受人體生理極限約束,內(nèi)外壓強平衡潛得更深,戰(zhàn)斗力不可想象。當然,通信、偵察、武器問題也要同步解決才行。
綜上,鋼筋鐵骨的潛艇不如肉體凡胎的抹香鯨,這并不丟臉,我們要向大自然學習的東西還有很多很多。
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海洋深處的水壓與深度有關,越深水壓越大。與鯨魚體內(nèi)自帶氣壓調(diào)節(jié)不同,核潛艇內(nèi)部由于人類的存在需要維持一個固定的大氣壓,內(nèi)外存在著非常大的壓差,但是以現(xiàn)在的技術,想要壓成廢鐵,仍然比較困難。
水壓的計算非常簡單,水壓公式如下,其與水的密度、重力加速度、水深成正比。忽略高度變化引起的重力加速度的變化,忽略溫度變化引起的水的密度的變化,那么水壓與水深成線性關系,如下圖。
地球上最深的馬里亞納海溝,水深11034米,取密度1000kg/m3,重力加速度10m/s2,那么最深處的水壓為110MPa,約為1個標準大氣壓的1100倍。
假設在最深處,核潛艇受到外壓1100atm,內(nèi)壓1atm,如下圖。如此巨大的壓差,對核潛艇是個非常嚴峻的考驗。對于均勻的球殼,由于水壓是三向壓縮,球殼會有一定的縮小,但是厚度合適的情況下,不會被壓扁。
同理,核潛艇也是一個殼體結構,不管內(nèi)部如何,只要厚度足夠,核潛艇就不會發(fā)生壓扁的情況。但是,實際情況卻遠非如此。核潛艇由于各種功能的需求,潛艇表明存在著大小不一的、無數(shù)多個開孔結構,這些孔洞的存在減弱了核潛艇的受力。在外載作用下,會在孔洞附近形成應力集中,很容易出現(xiàn)工作應力超出許用應力的情況。為此,需要在這些孔洞附近進行局部加強。潛的越深,加強的就越多。這樣會讓潛艇失去非常大的機動性,使得潛艇笨重。
通過結構設計,可以滿足一定水深下的潛艇的結構強度,這一點在力學上沒有任何問題。
鯨魚的身體類似于潛艇的外殼,所以鯨魚的受力形式與潛艇類似,外層的水壓,和內(nèi)層的內(nèi)壓。對于潛艇,由于功能需要,內(nèi)壓維持在1個大氣壓。但是對于鯨魚,內(nèi)壓不需要維持,可以隨著水深而自動調(diào)節(jié)。這樣,內(nèi)外壓始終不會有太大的壓差,從而保證鯨魚不會被壓死。
潛艇由于功能的需求,內(nèi)壓保持在1個大氣壓左右,因此內(nèi)外壓差非常巨大。而鯨魚則會自動調(diào)節(jié)體內(nèi)氣壓,從而抵消掉外部的水壓。
從力學的角度,設計一個可到達馬里亞納海溝的潛水艇并不是很困難,我們總可以設計出一個抗110MPa水壓的結構,普通金屬的強度極限都超過了這個水壓。
海洋深處的壓力究竟有多強?海洋深處的壓力那是非常恐怖的。
我們生活在地球上,位于地球大氣層之下。雖然我們感覺不到地球大氣壓的存在,但是地球大氣壓是的的確確存在的,而且還很大。地面上的標準大氣壓是1.013×10^5帕,這相當于每平方厘米1.033公斤的壓力。成年人的皮膚表面積大約是1.8平方米。因此空氣施加在我們身體上的壓力相當于18594公斤。大氣壓為什么沒有把我們壓癟呢?原因是我們的身體內(nèi)部氣壓和外界相同,人體內(nèi)外的壓力處于平衡狀態(tài)。
但是如果我們處在深水中情況就不一樣了。海水的壓力會伴隨著海水深度的增加而增加。海水深度每增加10米,海水壓力就會增加大約1個大氣壓。如果我們下潛到水下10米深的地方,我們身體收到的壓力就會增加一個大氣壓的壓力。這時候由于我們的身體內(nèi)部還維持著一個大氣壓的壓力,就會感覺到海水的壓力了。經(jīng)過專業(yè)訓練的潛水者可以潛到30米左右。再深一點,海水壓力會大的讓人受不了了。
那么深海的壓力究竟有多強呢?就拿世界上最深的馬里亞納海溝來說吧!馬里亞納海溝的深度是11034米。這里的海水壓力有多大呢?我們通過計算得知,這里相當于1100個標準大氣壓。這個壓力有多大呢?這里相當于每平方米要承受11363噸的壓力?上攵@里的壓力是有多么可怕。
人類制造的核潛艇如果來到馬里亞納海溝肯定是要被壓成廢鐵的。為什么鋼鐵打造的核潛艇會被壓扁呢?原因也很簡單。潛艇是人類制造出來用于潛入海洋的工具。它內(nèi)部是空的,而且還保持著一個大氣壓。因為只有才能夠保證人正常活動。如果潛艇里面是一個大氣壓,而外面是1100多個大氣壓,這么巨大的壓力差肯定會把潛艇壓碎的。
圖示:各種動物下潛的深度
據(jù)資料顯示,潛艇下潛的最大深度是1300米。然而一些鯨魚例如抹香鯨可以輕松的下潛到2000米深的深海中。鯨魚的身體經(jīng)過長期的演化,已經(jīng)進化出了深海潛水的能力。鯨魚在潛水的時候肺部會大大縮小,體內(nèi)的壓強增加來達到體內(nèi)外壓力平衡。這樣鯨魚就不會被壓扁了。
其實鯨魚下潛深度也是有極限的。到了一定極限如果繼續(xù)下潛,鯨魚也會被海水壓力壓死的。
在海平面上,我們感覺不到氣壓,是因為我們的身體和氣壓達到了平衡。
然而,潛入海洋幾米,就會發(fā)生明顯的變化。我們可能會開始感到耳朵和鼻竇疼痛或不舒服。這是由于流體靜壓的增加,即液體對物體施加的單位面積力。耳朵和鼻竇含有空氣,我們身體里的氣囊被水的壓力壓扁。
我們觀測海洋表層和深層的魚,就會發(fā)現(xiàn),生活在海洋表面附近的魚可能有一個魚鰾(這是一個有空氣的大器官),幫助它們在水中漂浮或下沉。但深海魚類的身體里絕對沒有這些氣囊,不然它們會被海洋壓力碾碎。
你在海底越深,水對你的壓力就越大。每下降10米,壓力增加14.5 psi。
深海是一個很難居住的地方。那里沒有光,很冷,沒有多少氧氣,食物也很少——而且,生活在那里的生物必須應對來自上面海水的巨大壓力。但是生活在海洋最深處的生物有特殊的特征,這有助于它們應對這些艱難的環(huán)境。
琵琶魚
為了解決壓力這個問題,深海生物有“壓解物”——一種最近才被發(fā)現(xiàn)的有機小分子。這些壓解液阻止生物體內(nèi)的其他分子,如細胞膜和蛋白質(zhì),被壓力壓碎。
像問題中提到的深海鯨類,它們的肋骨是由疏松的、可彎曲的軟骨連接在一起的,這使得它們的胸腔不容易在壓力下崩潰,而不像我們的骨頭,很容易被壓力下骨折。
突吻鯨
并且,它們的肺是可折疊的,所以當鯨一次潛入深海近兩個小時,肺不會被壓扁。當潛水時,這些鯨把它們呼吸的空氣中的氧氣儲存在它們的血液和肌肉中?茖W家發(fā)現(xiàn),它們儲存氧氣的血紅蛋白和肌紅蛋白分子含量比其它鯨類要高。
另外,有一種鯨——突吻鯨,往來于水面和海洋2千米深處,它還能降低心率,暫時停止血液流向身體的某些部位,使氧氣維持更長時間。
塑料泡沫在深海壓縮前(左)和壓縮后(右)的掃描電子顯微鏡圖像。
我們再看看潛艇。
它們內(nèi)部是空氣,為了保證里面人的安全,內(nèi)部還要維持標準大氣壓。海洋之下兩千米,大約是200個標準大氣壓。而要對抗這個巨大的壓強差,只能靠著核潛艇自身結構和材料硬抗,是非常大的挑戰(zhàn)。目前,潛艇一般在600米左右。三人潛艇——雙魚座V,可以到達水下2000米,這也是目前記錄。
雙魚座V(Pisces V)
然而對于深海動物,體內(nèi)有體液遍布,內(nèi)壓可以隨著水深而自動調(diào)節(jié),和外壓始終差不多,這樣生存挑戰(zhàn)就要比潛艇小得多。
但是,隨著科技的發(fā)展,無人潛艇將不會有對抗內(nèi)外壓強差這方面的問題,可能會在未來比深海動物潛的更深。
答:潛水艇內(nèi)部需要住人,壓力維持在一個大氣壓左右,所以潛水艇內(nèi)外存在很高的壓強差;鯨魚可以主動增加體內(nèi)的壓力,來和外部壓強形成平衡,所以鯨魚能下潛到更深的深度。
根據(jù)液體壓強公式p=ρgh,可知海洋中的壓強和水深成正比,大約每下降10.3米,壓強增加一個大氣壓,一個大氣壓強是1.013*10^5pa,相當于每平方米面積上,承受10噸物體的重力。
0~3米
該深度屬于人類常規(guī)的游水范圍,水性好的人無需任何防護也能應對。
10~100米
這屬于專業(yè)潛水員的活動范圍,由于水中壓力明顯增加,會導致人體內(nèi)部的氣體壓力有所增加,潛水員再次返回地面時,一般要通過專業(yè)的減壓步驟,否則極易引發(fā)減壓病,是非常致命的。
100~500米
一般的潛水艇,極限深度在300米左右,俄羅斯特制的核潛艇,可以下潛到700米,這已經(jīng)是核潛艇的極限了,在這里,潛艇外部將承受70個大氣壓強的壓力,相當于每平方米上承受700噸的重力。
500~2000米
在這個深度下,陽光亮度逐漸降低到零,生物也少了很多,抹香鯨在捕食大王烏賊時,有可能下潛到2000米的深度,抹香鯨在下潛時,會縮減肺部的體積來增加體內(nèi)壓強,從而和體外壓強形成制衡。
但是潛水艇做不到,因為潛水艇內(nèi)部需要住人,壓力保持在一個大氣壓左右,否則人體承受不了。
2000~5000米
該范圍屬于深海區(qū)域,人類特殊制造的深海潛水器,可以下潛到該深度,比如我國的蛟龍?zhí)枺畲笙聺撋疃葹?000米,外部承受的壓力也是非常驚人的。
5000~11000米
超深海范圍,極少有動物生活在這,但是一些經(jīng)過特殊進化的深海動物,可以在這里生存;2012年好萊塢大導演詹姆斯·卡梅隆,乘坐深海挑戰(zhàn)號下潛到11000米的深度,創(chuàng)造了人類的深潛記錄,潛水器回到水面后,長度直接被壓縮了7厘米。
對于壓強問題,其實一個大氣壓也是很高的,我們生活在大氣中,身體表面每平方米承受10噸的壓力,但是我們絲毫感覺不到,因為我們體內(nèi)的壓強和外界相當,內(nèi)外形成壓強相互抵消。
如果我們到了高原地區(qū),外界壓強降低,身體就會有明顯變化;而深海魚到了淺海,也會因為體內(nèi)壓強太高,導致身體破裂。
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海洋深處的壓力又多強?就拿馬里亞納世界最深的海溝的壓強說一下。
馬里亞納海溝底部,水壓為1086巴,即108.6百萬帕斯卡(MPa)、每平方英寸15,751磅(PSI)或1071.8標準大氣壓。
嗯,自行想象一下,不過關于海底探索這件事情,很多人都嘗試,而且最有趣的是之前拍攝《阿凡達》的導演,卡梅隆通過團隊的研究竟然成功的下潛到了海溝的底部,下潛深度為10,898米。卡梅隆是抵達海溝底部的第三個人,也是單獨下潛的第一人。卡梅隆此次潛水除了為科學研究搜集樣本之外,還拍攝了一些照片和影片。
這里面還要提到為何在深海很多生物可以生活的很快樂,但是核潛艇卻無法下潛這么深的深度。
其實很簡單,核潛艇的構造根本無法承受這么大的壓力,它并不是為深海探索而建造,它是戰(zhàn)爭工具,所以在深海探索這件事情上它無能為力,而且也沒有可比性。
那么對于生物體來說,高壓強最直接的作用是減少分子的體積而導致的機體結構變化。作為一個分子而言,這壓強是十足的作用在其身上的。生物體都是由一個個分子構成的,其主要構成單位蛋白質(zhì),以及各種脂膜的結構和功能都相應的發(fā)生了一些變化,以適應深海的壓強。
既然壓強的直接作用是導致蛋白質(zhì)體積的變化,深海生物蛋白質(zhì)的適應也是體現(xiàn)在體積變化。蛋白質(zhì)不是剛性結構,意味著它可以通過三級或四級結構轉化而進行『構象變換』。
生物膜的主要成分是脂類,其壓縮性是大于水的,所以在高壓強下,也會發(fā)生一系列的結構變化。
壓強升高或者溫度降低都會降低膜的流動性。大約深度每增加100米的作用和溫度降低0.13-0.21攝氏度相同。深海生物為了抵抗這種作用,進化出了一些機制來增加膜的流動性,以保障正常的生理需要。
深海生物對抗高壓的方法就是減小自身的壓縮性,從而把壓強的作用減到最小。平衡體內(nèi)壓力,提高整體抗壓能力,改變分子結構提高細胞層面上的抗壓能力。
所以這些生物可以在深海自由自在的生活,但是在深海還有一些非常有趣的現(xiàn)象——深海巨大化,這里暫且不做太多說明,喜歡的朋友可以留言給我一起探討。
核潛艇在深海中被壓碎也是不可能的,頂多就是壓扁,不過這點對人類來說也是致命的。而鯨魚可以調(diào)節(jié)自身內(nèi)部的壓力以抵抗外部壓力,反而可以潛入2000米左右的深海。
在地球水體中,深度每增加10米就相當于增加一個標準大氣壓,一個大氣壓相當于1公斤的物體的重量施加在1公分的狹小面積上,而核潛艇的排水量最大達到1萬多噸,也就是體積有1萬立方米,表面積至少也有幾百平方米了,整個核潛艇在深海受到的壓力就十分巨大。而核潛艇是用來進行軍事任務的,內(nèi)部需要有人,內(nèi)部氣體的壓力就需要能夠保證人的存活,不能很大,那核潛艇內(nèi)外的壓力差就十分巨大,只能靠著核潛艇自身結構硬抗,但人類材料技術還不夠,材料自身的強度不足,難以抵抗深海壓力。目前核潛艇一般也就潛600米左右,已經(jīng)十分了不起了,可以很好的隱蔽。
雖然人類核潛艇不能潛入1000米以下的深海,但是以海水的壓力想要壓碎核潛艇也是不可能的,歷史上那么多沉船,也沒見哪個被壓碎了,只不過一些密閉的結構,會被深海壓力壓扁。在不完全封閉的結構中,海水可以通過裂隙進入結構內(nèi)部,海水壓力相當于加在鋼板兩邊,剛好相互抵消了。拿核潛艇和鯨魚比是不大合適的,鯨魚是肉長的,組織內(nèi)都是水,水的壓力作用在水上也起不到什么作用吧?雖然鯨魚體內(nèi)有一些空腔,但是可以自主地調(diào)節(jié)肺臟等體內(nèi)空腔的容積,進而提升壓力,使鯨魚能夠抵抗海水壓力,使得鯨魚最深可以潛到2000米左右的深海。
世界上最深的地方在馬里亞納海溝,海水11000多米深,相當于1000多個標準大氣壓,至今人類只能制造一些小型的載人潛具,而且潛水后潛具就會在深海壓力下明顯變形,相當危險,因此載人潛入馬里亞納海溝總共不到十次。
我先指出一個事實,如果核潛艇和鯨魚一個結構,里面都充滿了液體(水)的話,那么無論海底壓力有多強,核潛艇都不會再被壓成碎鐵的。當然,這個內(nèi)部充滿了水的核潛艇,人怎么操作,或許就不是題主考慮的問題了。
我們先說說這事,我只能說,很大,大到你難以想象。可能同學們很難想象得到,這個壓力有多大,我舉個例子吧。從海平面開始,深度每增加10米,壓強增加一個大氣壓。
全球的大洋水深大約4000米,這時候的壓強嘛,大約相當于一頭大象站在你的腳趾上這樣的感覺。
一般來說,潛艇中的王者,核潛艇選擇的潛水深度,大約在400-600米之間,一個是考慮自身的強度問題,另一個是考慮電磁波段屏蔽;驹600米的海洋深度,就可以有效的隱藏自己,不被電磁波探測到了,所以,也不是越深越好的。
首先,本著科學的精神,我提醒這位同學一下,鯨不是魚,鯨是哺乳類動物。
不管是什么類型的動物,要進行深海潛水,那么其主要的問題都是共同的,就是解決身體內(nèi)部充滿空氣的器官,在水下受到超出陸地的壓力。
鯨有獨特的身體結構,幫助解決這些對于人類而言,災難性的問題。首先就是它們的肺部會縮小,這樣即防止了巨大的壓力對肺部本身的傷害,又能阻止肺部的氣體交換,于是也就沒有氮醚醉的問題。它們依靠血液和肌肉中的氧,就足以讓自身活動了。
另一個主要的因素,就是鯨類動物,通常擁有強大的靜脈血管結構,潛入深水后,血管也可以抵御強大水壓的直接擠壓效應。
簡單的說,鯨也不是一個深潛的專家,一般也就生活在潛艇的活動范圍之內(nèi),在某種意義上,鯨類其實也是一艘潛艇呢。
海洋的神奇之處,還在于,我們遠遠沒有揭開它的真面目。
你往潛艇里灌滿水,再深的海洋都可以下得去。
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