Još od školskih godina svi znaju da je voda gušća od zraka. Zbog toga je promjena tlaka pod vodom pri uranjanju brža od promjene s povećanjem visine. Dakle, kada se spuštate 10 metara, dolazi do povećanja pritiska po atmosferi. U dubokim okeanskim depresijama, dostižući 10 hiljada metara, ova brojka je 1 hiljada atmosfera. Kako saznati kako se pritisak mijenja pod vodom i kako to utiče na živa bića bit će opisano u nastavku.
Fizički proračuni
Gustoća slane morske vode je 1-2% veća od one svježe tečnosti. Stoga je sa određenom tačnošću moguće izračunati koliki je pritisak pod vodom, jer se pri potapanju 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 su opremljene manometrima koji mjere pritisak vode u moru, na osnovu kojih se može odrediti stepen uronjenja.
Na velikoj dubini postaje primetna kompresibilnost vode, jer je njena gustina u dubokim slojevima veća nego na površini. A pritisak raste brže nego linearno, uzrokujući da graf malo odstupi od prave linije. Dodatni pritisak uzrokovan kompresijom fluida raste s kvadratom. Kada se spuštate 11 km, to je oko 3% ukupnog pritiska na ovoj dubini.
Kako se istražuju mora i okeani
Studija koristi batiskafe i batisfere. Batisfera je čelična kugla s prazninom u unutrašnjosti koja može izdržati vrlo visok pritisak dubokog mora. U zidu batisfere postavljen je otvor - hermetički otvor zatvoren jakim staklom. Batisfera sa istraživačem spušta se sa broda na čeličnom sajlu na onaj sloj vode koji reflektor ne može da osvetli. Zahvaljujući ovom uređaju bilo je moguće spustiti se do 1 km. Batiskafe sa batisferom (ojačane na dnu velikim čeličnim rezervoarom), koje su napunjene benzinom, mogu postići još veće uranjanje.
Budući da je gustina benzina manja od vode, takva struktura se može kretati u moru, kao blimp u zraku. Umjesto laganog plina koristi se benzin. Istovremeno, 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 kašike. Za početak ronjenja u prazne balastne odjeljke ulijeva se morska voda, zbog čega konstrukcija počinje tonuti sve dublje i dublje pod vodu dok ne dođe do dna. Da bi se popeo na površinu, balast se oslobađa i bez viška tereta, batiskaf se lako izdiže na površinu.
Najdublje zaron pomoću batiskafa izveden je 23. januara 1960. godine, kada je proveo 20 minuta u Marijanskom rovu na dubini od 10919 metara pod vodom, gdje je pritisak bio veći od 1150 atmosfera (proračun je izvršen uzimajući u obzir povećanje gustine tečnosti usled kompresije i saliniteta). Kao rezultat eksperimenta, istraživači su pronašli živa bića koja žive čak i na tako teško dostupnim mjestima.
Pritisak vode
Prilikom ronjenja ronilac ili plivač nailazi na hidrostatički pritisak na cijeloj površini tijela, a on premašuje normalne parametre njegovog tijela. Iako tijelo ronioca možda nije u direktnom kontaktu s vodom zbog gumenog odijela, tijelo ronioca je podložno istom pritisku koji utječe na tijelo plivača, budući da zrak u odijelu mora biti komprimiran kako bi se uzeli u obzir faktori okoline. Zbog toga se čak i vazduh za disanje koji se dovodi kroz crevo mora upumpavati, uzimajući u obzir pritisak vode na predviđenoj dubini. Isti indikator mora biti i za zrak koji se isporučuje iz cilindara do maske ronioca. Stoga ronioci moraju udisati zrak neuobičajenim brzinama.
Protiv pritiska neće pomoći ni ronilačko zvono ili keson, jer vazduh u njemu treba stisnuti da ne padne ispod zvona, odnosno povećati ga na ekološke pokazatelje. Iz tog razloga, uz postepeno uranjanje, dolazi do stalnog pumpanja zraka uz očekivanje pritiska vode na dostignutoj dubini.
Visoke stope loše utiču 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 čvrstom svemirskom odijelu, koje će preuzeti pritisak vode. Može sigurno zaroniti do 200 metara.
Uticaj na ljudsko zdravlje
Kada ostanete pod vodom duže vrijeme pod visokim pritiskom, značajna količina zraka će se otopiti u krvi i drugim tjelesnim tekućinama. Ako se ronilac brzo izdiže na površinu, tada će se otopljeni zrak početi oslobađati iz krvi u obliku mjehurića. Iznenadno oslobađanje mjehurića može dovesti do jakih bolova u cijelom tijelu i dovesti do dekompresijske bolesti. Stoga može biti potrebno dosta vremena (nekoliko sati) da se otopljeni gas postepeno i bez mjehurića oslobodi da podigne ronioca koji je dugo radio na velikim dubinama.
Pritisak mora i morske životinje
Iako su već ranije naznačene enormne vrijednosti pritiska na dnu mora, za morske životinje to nisu toliko značajni pokazatelji. Lokalni stanovnici mogu lako i mirno da podnesu ogromne fluktuacije ovog pokazatelja tokom dana. Međutim, neke takve životinje ne podnose vrlo dobro oštru promjenu pritiska. Na primjer, brancin će nabubriti kada se iznese na kopno, posebno ako se vrlo brzo izvadi iz vode.
Atmosferski pritisak pod vodom je prilično lako izračunati. Dovoljno je zapamtiti da na svakih 10 metara postoji 1 atmosfera. Međutim, na većim dubinama, drugi pokazatelji dolaze u obzir, kao što su kompresija i gustina vode. S tim u vezi, biće potrebno izvršiti proračun uzimajući u obzir ove vrijednosti.
