海底一万米到底有多恐怖?

地球上海底能够达到一万米的地方无疑就是马里亚纳海沟了。这里的海底之所以让人感到恐怖是因为这里的巨大压力让人望而却步。不少科学家感叹我们正处在一个伟大的发现时代。我们的足迹已经遍及地球上的每个角落,寒冷的南极和北极有我们人类的足迹,世界虽高的山峰珠穆朗玛峰也被人类征服了;甚至发射的太空探测器拜访过太阳系中的八大行星。

不过在地球上有一个地方人类很少踏足过,仍然是神秘地带。这里就是深达11034米的马里亚纳海沟。马里亚纳海沟是地球上海洋最深的地方,深度超过了11公里。如果把世界上最高的山峰珠穆朗玛峰放进去,还有两千多米才能够露出水面呢!马里亚纳海沟让人感到恐怖的是海水的压力。平常我们生活在地球的大气层的最底部,我们身上承受着1个大气压的压力。

1个标准大气压相当于一平方厘米的面积上承受着1.034公斤的压力。一个成年人皮肤表面积大约是2平方米,那么通常情况下我们身体承受着大约20000公斤,也就是20吨的压力。由于我们体内也有空气,内外压力保持着平衡,因此我们感觉不到大气的压力。不过人潜到水里就不一样了。通常情况下,海洋中深度每增加10米,海水的压力就会增加1个大气压。

正常人也就能够承受3个大气压的压力,这也是水下30米深的压力。了解了这些基本情况,我们就知道在海底10000米的地方有多恐怖了。马里亚纳海沟最深的地方海水的压力相当于1100个大气压。1100个大气压相当于2.2×10^7公斤的压力。假设一个成年人的重量是体重是80公斤的话,那么当你在马里亚纳海沟散步时,你身上感觉就像压上了275000个人的重量。

人类能够下潜到水下10000米吗,为什么

目前无潜具潜水世界纪录是120来米,有器具潜水的纪录是332米,两个纪录距离10000米的海底分别差了90倍与30倍。赤身露体潜到10000米是不可能的,乘坐载人潜具是可以的。水下10000米相当于1000个大气压,不过坐着潜水艇还是可以的,有几个国家已经有这种实力的深海潜水艇;赤身露体的下去肯定不行,搞不好内脏都能给压出来。

人体呼吸就靠着体内外的压力,肺部可以在呼吸肌、胸廓的作用下扩张和收缩,肺内容积增大或缩小造成的就是内部空腔内气体压力的缩小或增大,大气在压力作用下进入肺部。10000米的水底,压力很大,人体内有那么大的空腔,并且不能自由调节,憋气能力也有限,潜到那么深的地方,人体是无法承受的。世界上水深超过10000米的地方,只有马里亚纳海沟了,对于这个地方目前更多的是无人潜具探测研究,载人潜具成功的次数就少一些。

我国就曾利用无人潜具探测过,不过对于载人的小型潜艇,目前我国好像只探测过7000多米的地方,是继美、法、俄、日之后世界上第五个掌握大深度载人深潜技术的国家。不过美国的实力还是第一梯队,大导演詹姆斯卡梅隆曾乘坐自己请人打造的深海潜具,成功下潜到马里亚纳海沟,是世界第一个以个人身份潜下的。这个深度虽然很大, 但对于生活在那里的海洋生物而言,这样的压力带来的感受可能就相当于我们承受的大气压力一样,那些海洋生物身体含水量高,很多体内没有充气的空腔,就是利用水对抗水压,水在常温下很难被压缩。

钢铁做的军用潜艇下潜记录是1250米,为何抹香鲸却能到2200米?

用科学,让生活更有温度~随着科学技术的发展,上天入地下海已经不再是不可能的事尤其是上天,买一张机票,越过云霄,飞得比鸟还要高。至于下地,出于各种需求,世界各国人民在向地下探索的“征途”中都迈开了自己的步伐,而有些国家在这个过程中走的很远很快,在这其中,比较有名的就有位于俄罗斯科拉半岛邻近挪威国界地区的深度达12263米的科拉超深井SG-3、深度达12289米的卡塔尔阿肖辛油井和位于俄罗斯库页岛的深达12345米的Odoptu-11油井。

人类上天和入地这两方面都达到了其他地球生物难以企及的“高度”,但在下海这里却没那么大能力了。人类有史以来抵达的海底最深处是10916米,于1960年1月23日由皮卡德和美国海军军官唐·沃尔什乘坐一艘名叫“的里雅斯特号”的深海潜水器在南太平洋马里亚纳海沟创造。在那次下潜中,由于海底的压力实在太大,的里雅斯特号的一块19厘米厚的舷窗玻璃出现轻微裂痕,他俩在海底呆了二十分钟后不得不匆匆上浮,狼狈地结束深海探险旅程。

值得一提的是,2012年3月美国大导演詹姆斯·卡梅隆独自乘坐“深海挑战者号”私人潜艇下潜到10898米,并且在海底停留了近六个小时。说了这么多,上面的几个人下潜到一万多米深的海底更多的是实现个人价值,炫耀、探险的成分更多,要说有什么实际意义,无非就是吸引了全世界的目光和各大新闻报刊争相前来的报道。潜艇,作为在所有大型潜艇中比较早被研制出来的军事装备,当它的噪音降到90分贝左右,就可以“淹没”在浩瀚的海洋中,销声匿迹。

史上第一艘用于军事的潜艇出现在美国的南北战争中,美国人布什内尔用木头设计建造出木壳艇“海龟号”,通过脚踏阀门向水舱注水,可使潜艇下潜至水下六米,并且能在水下停留三十分钟,艇上装有两个手摇曲柄螺旋桨,使潜艇获得3节左右的速度,同时实现潜艇的升降。艇内装有手操压力水泵,用于排出水舱内的水,使潜艇上浮,此外,在潜艇外还携带有一个能用定时引信引爆的炸药包,可在艇内操作系放与敌方舰艇底部,达到摧毁敌方舰艇的目的。

后来,随着时代的发展,潜艇的外壳由木头改为金属,动力装置改为柴油、核燃料,体积变大,速度变得更快,下潜深度更大。虽然如此,目前为止人类设计制造出来的潜深最大的潜艇也还是苏联在美苏冷战时期制造出来的K278号核潜艇,最大下潜深度为也只有1250米。而作为地球上最大的哺乳动物——鲸鱼的一种,抹香鲸的潜水能力极强,最大下潜深度可达2200米,是潜水最深、潜水时间最长的哺乳动物。

自然进化让抹香鲸拥有适合潜水的身体结构长期的自然进化让抹香鲸拥有了特殊的身体结构以适应深潜带来的巨大压力。看到抹香鲸的第一眼,你一定会被它的大脑袋所吸引,抹香鲸的头部巨大,可占身体的三分之一,因此具有动物界中最大的脑。抹香鲸的右鼻孔通道的容量与肺差不多,让其拥有了更大的空气储存量,为抹香鲸长时间潜水提供支持。

除此之外,抹香鲸的血液中比起陆上生物含有更高密度的红细胞,那就意味着随身配备有更大量携带着氧气的血红蛋白,携氧量更大。含氧量巨大的血液被强壮有力的巨大心脏泵向大脑及其它重要器官。长时间的深潜,让抹香鲸进化出相当坚硬的骨骼和富有弹性的肌肉纤维,足以让它们对抗强大的水压,保护体内的器官。此外,深潜中的抹香鲸可通过排出体内的气体,释放“空腔”,使内外压强相等。

现有的科技实力和下潜目的让潜艇没能力也没必要下潜到如此达的深度液体压强为与深度h的变化相比,海水的密度的变化可忽略不计,因此,在海水中,液体压强可看做随深度h做成正比关系,深度越大,压强也就越大。海水的密度一般在1.02~1.07,g=9.8m/s²因此,深度每增加10米,压强就要增加一个大气压(P=101.3kPa)。

在1000米深的海底压强高达100个大气压,处在1250米深处的潜艇受到的压强则高达125个大气压。压强与压力的关系为:F=PS 对于潜行在海底深处的潜艇来说,其艇身单位面积上受到的压力与内外压力差有关。而对于潜艇来说,由于要保证艇员的正常生活以及仪器的正常运行,要维持艇内压强基本在一个大气压左右,也不能像抹香鲸那样通过排除“空腔”,要留有很大的空间。

因此,潜艇的艇身受到的压力巨大。潜艇的设计计算压力为Pc=K·Pe,其中K代表耐压船体结构设计的安全系数,核动力潜艇一般是1.5,常规动力潜艇为1.45,Pe代表极限深度压力。决定K值的因素有材料本身的物理性能偏差、制造工艺、金属的腐蚀等。艇身材料是影响潜艇下潜深度的主要因素之一,使用不同材料打造的潜艇,其潜深也不一样。

目前世界上的现役潜艇通常采用屈服强度大的合金钢作为艇体材料,合金钢的屈服强度越高,潜艇的潜射就越大。美国“海狼”级攻击核潜艇采用HY-100型合金钢打造,下潜深度可达600米。俄罗斯使用钛合金钢材料建造的“麦克”级试验核潜艇,最大下潜深度高达1250米。除了艇身材料外,舰艇结构也会影响潜艇的下潜深度。

不同国家的潜艇,往往有着各自的风格,所采用的艇体结构也不完全一样。比如美国的核潜艇通常使用单壳体结构,而苏俄的核潜艇一般是双壳体结构。除了壳体外,还有潜艇的艇体线型和支撑结构,包括肋骨结构、耐压舱段结构、耐压液舱结构、耐压壳体锥环柱过渡段结构,以及艇首和艇尾的结构等等,都会对潜艇的耐压强度产生影响,进而影响到潜艇的下潜深度。

通常来看,在使用相同材料打造潜艇艇身的情况下,双壳体结构的潜艇比单壳体结构的潜艇,拥有更大的潜深。潜艇的战争目的是摧毁敌方舰艇并且保证自己不被敌方舰艇发现,防止自己不被敌方舰艇发现的一大措施就是降低噪音。一般,潜艇的重量越大,产生的噪音就越大。如果仅仅是为了下潜的更深而增加艇身的厚度,会使潜艇的重量大大增加,难免会产生更大的噪音。

为什么詹姆斯?卡梅隆团队的深潜器下潜深度达到万米,蛟龙号只有7000米?

不是同一类深潜世界载人深潜器分类目前,全世界共有各类载人深潜器13艘,其中两艘为早起浮力舱载人潜水器,下潜能力强,可深入11000米深海探险;剩余11艘由日本、法国、俄罗斯和美国的不同组织使用。这些载人深潜器均属自由自航式,其经常下潜深度主要在5000米以内,其中有5艘可下潜至6000米深海,最大下潜深度在6000米到6500米之间

一、 带有浮力舱的早期载人潜水器 下潜能力强,可深入11千米的海底,但活动范围有限,这种类型的深潜器不能灵活运行,它如同“深水电梯”,观察人员潜到指定地点后就返回。 下潜时间较短,每次下潜只能持续4~5个小时。 不能在水下进行操作和科学研究,达到深度以后马上就上浮,且下潜次数有限(仅能下潜几次)安全性能低,没有经济回报仅能作为探险、打破纪录用途。

例: 1. 首例挑战太平洋马里亚纳海沟,美国“曲斯特II号”,下潜深度达10916米的。2. 著名导演卡梅隆使用的”深海挑战者”号深潜器,下潜深度10898米。 二、 海底自由活动的自航式潜水器世界各国自主研发制造,用于深海探测科考项目。 具有水下观察和作业能力的活动深潜水装置。主要用来执行水下考察、海底勘探、海底开发和打捞、救生等任务,并可以作为潜水员活动的水下作业基地。

其下潜可带来较大经济回报。 自航式潜水器,设计寿命长,具备几千次的下潜寿命。 例:1. 美国的“阿尔文”号载人潜水器,1964年建造,最大下潜深度4500米,在1985年,它找到泰坦尼克号沉船的残骸,如今已经进行过近5000次下潜,是当今世界上下潜次数最多的载人潜水器。不过“艾尔文”号曾经发生过一次事故而沉入了海底,幸好没有人员伤亡。

过了整整一年之后,它才被打捞上来。2. 法国1985年研制成的“鹦鹉螺”号潜水器最大下潜深度可达6000米,累计下潜了1500多次,完成过多金属结合区域,深海海底生态等调查,以及沉船、有害废料等搜索任务。 3. 俄罗斯“和平一号”和“和平二号”, 1987年建成,最大下潜深度6000米级,带有十二套检测深海环境参数和海底地貌设备,可以在水下呆17至20个小时。

4. 日本1989年建成了下潜深度为6500米的深海6500潜水器,水下作业时间8小时,曾下潜到6527米深的海底,创造了载人潜水器深潜的纪录。它已对6500米深的海洋斜坡和大断层进行了调查,并对地震、海啸等进行了研究,已经下潜了1000多次。 5. 中国“蛟龙号载人深潜器”,最大下潜深度7000米,2002年建造,目前已完成热液取样、生物采集、海底布放等多项深海科考项目。


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