Že od šolskih let vsi vedo, da je voda gostejša od zraka. Zaradi tega je sprememba tlaka pod vodo s potopitvijo hitrejša od njegove spremembe z naraščajočo nadmorsko višino. Torej, ko se spuščate za 10 metrov, pride do povečanja tlaka na atmosfero. V globokih oceanskih depresijah, ki dosežejo 10 tisoč metrov, je ta številka 1 tisoč atmosfer. Kako ugotoviti, kako se tlak spreminja pod vodo in kako vpliva na živa bitja, bo opisano spodaj.
Fizični izračuni
Gostota slane morske vode je 1-2% večja od gostote sveže tekočine. Zato je mogoče z določeno natančnostjo izračunati, kakšen je tlak pod vodo, saj se ob potopitvi na vsakih 10 metrov poveča za eno atmosfero. Na primer, podmornica na globini 100 metrov doživi tlak 10 atmosfer, kar je mogoče primerjati z indikatorji v parnem kotlu v lokomotivi. Iz tega sledi, da ima vsaka plast v morju svojohidrostatični indeks. Vse podmornice so opremljene z merilniki tlaka, ki merijo tlak vode čez krov, na podlagi katerih lahko določite stopnjo potopljenosti.
Na veliki globini postane stisljivost vode opazna, saj je njena gostota v globokih plasteh večja kot na površini. In tlak raste hitreje kot linearno, zaradi česar graf rahlo odstopa od ravne črte. Dodatni tlak, ki ga povzroča stiskanje tekočine, narašča s kvadratom. Ko se spuščate 11 km, je to približno 3 % celotnega tlaka na tej globini.
Kako se raziskujejo morja in oceani
Študija uporablja batiskafe in batisfere. Batisfera je jeklena krogla s praznino v notranjosti, ki lahko prenese zelo visok pritisk globokega morja. V steno batisfere je nameščena luknja - hermetična odprtina, zaprta z močnim steklom. Batisfera z raziskovalcem se z ladje na jeklenici spusti v tisto plast vode, ki je reflektor ne more osvetliti. Zahvaljujoč tej napravi se je bilo mogoče spustiti na 1 km. Batiskafe z batisfero (na dnu ojačano z velikim jeklenim rezervoarjem), ki je napolnjena z bencinom, lahko dosežejo še večjo potopitev.
Ker je gostota bencina manjša od gostote vode, se taka struktura lahko premika v morju, kot blimp v zraku. Namesto lahkega plina se uporablja bencin. Hkrati je batiskaf opremljen z zalogo balasta in motorjem, zaradi česar se lahko za razliko od batisfere premika samostojno, ne da bi potreboval komunikacijo z ladjo napovršina.
Študije tlaka pod vodo na globini
Batiskaf najprej lebdi na vodi kot lebdeča podvodna žlica. Za začetek potapljanja se v prazne balastne prostore vlije morska voda, zaradi česar se konstrukcija začne vse globlje in globlje potapljati pod vodo, dokler ne doseže dna. Za dvig na površje se balast sprosti in brez odvečnega tovora se batiskaf zlahka dvigne na površje.
Najgloblji potop z uporabo batiskafa je bil izveden 23. januarja 1960, ko je 20 minut preživel v Marijanskem jarku na globini 10919 metrov pod vodo, kjer je bil tlak več kot 1150 atmosfer (izračun je bil izveden ob upoštevanju povečanja gostote tekočine zaradi stiskanja in slanosti). Kot rezultat poskusa so raziskovalci našli živa bitja, ki živijo tudi na tako težko dostopnih mestih.
Vodni tlak
Pri potapljanju potapljač ali plavalec naleti na hidrostatični tlak po celotni površini telesa, medtem ko ta presega normalne parametre njegovega telesa. Čeprav telo potapljača zaradi gumijaste obleke morda ni v neposrednem stiku z vodo, je telo potapljača izpostavljeno enakemu pritisku, ki vpliva na telo plavalca, saj mora biti zrak v obleki stisnjen, da se upoštevajo okoljski dejavniki. Zaradi tega je treba tudi zrak za dihanje, ki se dovaja skozi cev, prečrpati, ob upoštevanju tlaka vode na predvideni globini. Isti indikator mora biti za zrak, ki se dovaja iz jeklenk do maske potapljača. Tako morajo potapljači dihati zrak z nenavadnimi hitrostmi.
Tudi potapljaški zvon ali keson ne bosta pomagala proti tlaku, saj je treba zrak v njem stisniti, da ne pade pod zvon, torej povečati na okoljske kazalnike. Zaradi tega s postopnim potapljanjem poteka stalno črpanje zraka s pričakovanjem vodnega tlaka na doseženi globini.
Visoke stopnje slabo vplivajo na počutje in zdravje človeka, zato obstaja določena meja, do katere lahko ljudje delajo brez škode za zdravje. Običajno pri potapljanju v potapljaški obleki doseže 40 metrov, kar ustreza 4 atmosferam. Potapljač se lahko v velike globine spusti le v togi vesoljski obleki, ki bo prevzela pritisk vode. Varno se lahko potopi do 200 metrov.
Vpliv na zdravje ljudi
Ko boste dlje časa pod vodo pod visokim pritiskom, se bo v krvi in drugih telesnih tekočinah raztopila znatna količina zraka. Če se potapljač hitro dvigne na površje, se bo raztopljeni zrak začel sproščati iz krvi v obliki mehurčkov. Nenadno sproščanje mehurčkov lahko povzroči hude bolečine po telesu in povzroči dekompresijsko bolezen. Zato lahko traja dolgo (nekaj ur), da se raztopljeni plin sprošča postopoma in brez mehurčkov, da dvigne potapljača, ki je dolgo delal na velikih globinah.
Tlak morja in morske živali
Čeprav so bile že prej navedene ogromne vrednosti tlaka na dnu morja, za morske živali to niso tako pomembni kazalniki. Lokalni prebivalci lahko zlahka in mirno prenašajo velika nihanja tega kazalnika čez dan. Vendar pa nekatere takšne živali ne prenašajo zelo dobro ostre spremembe tlaka. Na primer, brancin bo nabrekel, ko ga odnese na kopno, še posebej, če ga zelo hitro vzamete iz vode.
Atmosferski tlak pod vodo je dokaj enostavno izračunati. Dovolj je, da se spomnimo, da je na vsakih 10 metrov 1 atmosfera. Pri večjih globinah pa pridejo v poštev drugi kazalniki, kot sta kompresija in gostota vode. V zvezi s tem bo treba izvesti izračun ob upoštevanju teh vrednosti.
