طرق الغوص في المحيط. استكشاف أعماق البحار

هناك العديد من الأماكن على وجه الأرض التي نعرف عنها أقل مما نعرفه عن المساحات الشاسعة من الفضاء. نحن نتحدث في المقام الأول عن أعماق المياه التي لا تقهر. وبحسب العلماء فإن العلم لم يبدأ بعد في دراسة الحياة الغامضة في قاع المحيطات، فكل الأبحاث ما زالت في بداية الرحلة.

من سنة إلى أخرى، هناك المزيد والمزيد من المتهورين المستعدين لأداء غوص جديد في أعماق البحار يحطم الأرقام القياسية. في المادة المقدمة، أود أن أتحدث عن السباحة بدون معدات، مع معدات الغطس وبمساعدة غواصات الأعماق، التي دخلت التاريخ.

أعمق غطسة بشرية

لفترة طويلة، احتفظ الرياضي الفرنسي لويك ليفيرم بالرقم القياسي للغوص الحر. وفي عام 2002، تمكن من الغوص في أعماق البحار إلى عمق 162 مترًا. حاول العديد من الغواصين تحسين هذا المؤشر، لكنهم ماتوا في أعماق البحر. في عام 2004، أصبح ليفيرم نفسه ضحية لغروره. أثناء السباحة التدريبية في خندق فيلفرانش سور مير المحيطي، غاص إلى عمق 171 مترًا. ومع ذلك، فشل الرياضي في الارتفاع إلى السطح.

أحدث غوص في أعماق البحار حطم الأرقام القياسية كان من نصيب الغواص الحر النمساوي هربرت نيتش. وتمكن من النزول إلى ارتفاع 214 مترًا دون وجود خزان أكسجين. وبالتالي فإن إنجاز Loïc Leferme أصبح شيئا من الماضي.

سجل الغوص في أعماق البحار للنساء

سجلت الرياضية الفرنسية أودري ميستري عدة أرقام قياسية بين النساء. في 29 مايو 1997، غاصت لمسافة تصل إلى 80 مترًا في حبس نفس واحد، بدون خزان الهواء. وبعد مرور عام، حطمت أودري الرقم القياسي الخاص بها، حيث هبطت لمسافة 115 مترًا في أعماق البحر. في عام 2001، غطس الرياضي ما يصل إلى 130 مترا. هذا السجل، الذي يتمتع بمكانة عالمية بين النساء، مخصص لأودري حتى يومنا هذا.

في 12 أكتوبر 2002، قامت ميستري بمحاولتها الأخيرة في الحياة، حيث غطست بدون معدات إلى ارتفاع 171 مترًا قبالة سواحل جمهورية الدومينيكان. استخدم الرياضي حمولة خاصة فقط، بدون أسطوانات الأكسجين. كان من المقرر أن يتم المصعد باستخدام قبة هوائية. ومع ذلك، تبين أن الأخير لم يتم شغله. بعد 8 دقائق من بدء الغوص في أعماق البحار، تم إحضار جثة أودري إلى السطح بواسطة الغواصين. ولوحظ أن السبب الرسمي لوفاة الرياضي هو مشاكل في معدات الرفع إلى السطح.

سجل الغوص

الآن دعونا نتحدث عن الغوص في أعماق البحار. وأهمها قام بها الغواص الفرنسي باسكال برنابي. وفي صيف عام 2005، تمكن من النزول إلى أعماق البحر مسافة 330 متراً. على الرغم من أنه كان من المخطط في البداية التغلب على عمق 320 مترًا. تم تحقيق هذا السجل الهام نتيجة لحادث صغير. أثناء الهبوط، امتد حبل باسكال، مما سمح له بالسباحة بعمق 10 أمتار إضافية.

تمكن الغواص من الصعود إلى السطح بنجاح. استمر الصعود لمدة 9 ساعات طويلة. وكان سبب هذا الارتفاع البطيء هو ارتفاع مخاطر التطور، مما قد يؤدي إلى توقف التنفس وتلف الأوعية الدموية. ومن الجدير بالذكر أنه لتحقيق الرقم القياسي، كان على باسكال بيرنابي أن يقضي 3 سنوات كاملة في التدريب المستمر.

سجل الغوص في الغواصة

في 23 يناير 1960، سجل العالمان دونالد والش وجاك بيكار رقما قياسيا للغوص إلى قاع المحيط في مركبة مأهولة. وأثناء وجودهم على متن الغواصة الصغيرة تريست، وصل الباحثون إلى القاع على عمق 10898 مترًا.

تم تحقيق أعمق غوص في غواصة مأهولة بفضل بناء Deepsea Challenger، والذي استغرق المصممون 8 سنوات طويلة. وهذه الغواصة الصغيرة عبارة عن كبسولة انسيابية تزن أكثر من 10 أطنان ويبلغ سمك جدارها 6.4 سم، يشار إلى أنه قبل دخولها حيز التشغيل تم اختبار غواصة الأعماق عدة مرات بضغط جوي يصل إلى 1160 ضغط جوي وهو أعلى من الضغط الجوي. الضغط الذي كان من المفترض أن يؤثر على جدران الجهاز في قاع المحيط.

في عام 2012، فاز المخرج السينمائي الأمريكي الشهير جيمس كاميرون، الذي قاد الغواصة الصغيرة Deepsea Challenger، بالرقم القياسي السابق الذي سجله جهاز Trieste، بل وقام بتحسينه من خلال الغطس لمسافة 11 كم في خندق Mariinsky.

نحن نعيش على كوكب مائي، لكننا نعرف محيطات الأرض بشكل أقل من بعض الأجسام الكونية. تم رسم أكثر من نصف سطح المريخ بدقة تبلغ حوالي 20 مترًا، وتمت دراسة 10-15% فقط من قاع المحيط بدقة لا تقل عن 100 متر، وقد تواجد 12 شخصًا على سطح القمر، ثلاثة منهم لقد وصلوا إلى قاع خندق ماريانا، ولم يجرؤوا جميعًا على إخراج أنوفهم من غواصات الأعماق الثقيلة.

دعونا نتعمق

تكمن الصعوبة الرئيسية في تطور المحيط العالمي في الضغط: فكل 10 أمتار من العمق يزداد بجو آخر. عندما يصل العدد إلى آلاف الأمتار ومئات الأجواء، يتغير كل شيء. تتدفق السوائل بشكل مختلف، وتتصرف الغازات بشكل غير عادي... تظل الأجهزة القادرة على تحمل هذه الظروف منتجات مجزأة، وحتى أحدث الغواصات ليست مصممة لمثل هذا الضغط. يبلغ الحد الأقصى لعمق الغوص لأحدث الغواصات النووية من مشروع 955 بوري 480 مترًا فقط.

يُطلق على الغواصين الذين ينزلون مئات الأمتار اسم رواد الماء، وذلك بمقارنتهم بمستكشفي الفضاء. لكن هاوية البحار أخطر بطريقتها الخاصة من فراغ الفضاء. إذا حدث شيء ما، فسيتمكن الطاقم العامل في محطة الفضاء الدولية من الانتقال إلى السفينة الراسية وفي غضون ساعات قليلة سيكون على سطح الأرض. هذا الطريق مغلق أمام الغواصين: قد يستغرق الإخلاء من الأعماق أسابيع. ولا يمكن تقصير هذه الفترة تحت أي ظرف من الظروف.

ومع ذلك، هناك طريق بديل للعمق. بدلاً من إنشاء هياكل أكثر متانة، يمكنك إرسال غواصين أحياء إلى هناك. إن سجل الضغط الذي يتحمله المختبرون في المختبر يكاد يكون ضعف قدرات الغواصات. لا يوجد شيء لا يصدق هنا: تمتلئ خلايا جميع الكائنات الحية بنفس الماء الذي ينقل الضغط بحرية في جميع الاتجاهات.

ولا تقاوم الخلايا عمود الماء، مثل الهياكل الصلبة للغواصات، بل تعوض الضغط الخارجي بالضغط الداخلي. وليس من المستغرب أن سكان "المدخنين السود"، بما في ذلك الديدان المستديرة والروبيان، يزدهرون على عمق عدة كيلومترات في قاع المحيط. يمكن لبعض أنواع البكتيريا أن تتحمل آلاف الأجواء بشكل جيد. الإنسان ليس استثناءً هنا - والفرق الوحيد هو أنه يحتاج إلى الهواء.

تحت السطح

الأكسجينكانت أنابيب التنفس المصنوعة من القصب معروفة لدى الموهيكيين في فينيمور كوبر. اليوم، تم استبدال سيقان النباتات المجوفة بأنابيب بلاستيكية، "ذات شكل تشريحي" وبأبواق مريحة. ومع ذلك، فإن هذا لم يجعلها أكثر فعالية: تتداخل قوانين الفيزياء والبيولوجيا.

بالفعل على عمق متر، يرتفع الضغط على الصدر إلى 1.1 أجهزة الصراف الآلي - يضاف 0.1 أجهزة الصراف الآلي إلى الهواء نفسه. يتطلب التنفس هنا جهدا ملحوظا من العضلات الوربية، ويمكن للرياضيين المدربين فقط التعامل مع هذا. وفي الوقت نفسه، حتى قوتها لن تدوم طويلاً وعلى عمق 4-5 أمتار كحد أقصى، ويواجه المبتدئون صعوبة في التنفس حتى على مسافة نصف متر. بالإضافة إلى ذلك، كلما زاد طول الأنبوب، زاد عدد الهواء الذي يحتوي عليه. يبلغ حجم المد والجزر "العامل" للرئتين في المتوسط ​​500 مل، وبعد كل زفير، يبقى جزء من هواء العادم في الأنبوب. كل نفس يجلب كمية أقل من الأكسجين والمزيد من ثاني أكسيد الكربون.

التهوية القسرية مطلوبة لتوصيل الهواء النقي. عن طريق ضخ الغاز تحت ضغط متزايد، يمكنك تسهيل عمل عضلات الصدر. وقد تم استخدام هذا النهج لأكثر من قرن من الزمان. كانت المضخات اليدوية معروفة للغواصين منذ القرن السابع عشر، وفي منتصف القرن التاسع عشر، عمل البنائين الإنجليز الذين أقاموا أسسًا تحت الماء لدعم الجسور لفترة طويلة في جو من الهواء المضغوط. بالنسبة للعمل، تم استخدام غرف تحت الماء ذات جدران سميكة ومفتوحة القاع، حيث تم الحفاظ على الضغط العالي. وهذا هو، القيسونات.

أعمق من 10 م

نتروجينلم تنشأ أي مشاكل أثناء العمل في القيسونات نفسها. ولكن عند عودتهم إلى السطح، غالبًا ما ظهرت على عمال البناء أعراض وصفها عالما وظائف الأعضاء الفرنسيان بول وفاتيل في عام 1854 بأنها On ne paie qu'ensortant - "الاسترداد عند الخروج". ويمكن أن تكون حكة شديدة في الجلد أو دوخة وألم في المفاصل والعضلات. وفي الحالات الشديدة، يتطور الشلل، ويحدث فقدان الوعي، ثم الموت.

للذهاب إلى الأعماق دون أي صعوبات مرتبطة بالضغط الشديد، يمكنك استخدام بدلات الفضاء الثقيلة. هذه أنظمة معقدة للغاية يمكنها تحمل الغمر لمئات الأمتار والحفاظ على ضغط مريح يبلغ 1 ضغط جوي بالداخل. صحيح أنها باهظة الثمن: على سبيل المثال، سعر بدلة الفضاء التي تم طرحها مؤخرًا من الشركة الكندية Nuytco Research Ltd. EXOSUIT حوالي مليون دولار.

المشكلة هي أن كمية الغاز المذاب في السائل تعتمد بشكل مباشر على الضغط الموجود فوقه. ينطبق هذا أيضًا على الهواء الذي يحتوي على حوالي 21٪ أكسجين و 78٪ نيتروجين (يمكن إهمال الغازات الأخرى - ثاني أكسيد الكربون والنيون والهيليوم والميثان والهيدروجين وما إلى ذلك: فمحتواها لا يتجاوز 1٪). إذا تم امتصاص الأكسجين بسرعة، فإن النيتروجين ببساطة يشبع الدم والأنسجة الأخرى: مع زيادة الضغط بنسبة 1 ATM، يذوب حوالي 1 لتر إضافي من النيتروجين في الجسم.

مع انخفاض سريع في الضغط، يبدأ إطلاق الغاز الزائد بسرعة، وأحيانًا يكون رغويًا، مثل زجاجة شمبانيا مفتوحة. يمكن للفقاعات الناتجة أن تشوه الأنسجة جسديًا، وتسد الأوعية الدموية وتحرمها من إمدادات الدم، مما يؤدي إلى مجموعة واسعة من الأعراض، وغالبًا ما تكون شديدة. لحسن الحظ، اكتشف علماء وظائف الأعضاء هذه الآلية بسرعة كبيرة، وفي تسعينيات القرن التاسع عشر، كان من الممكن الوقاية من مرض تخفيف الضغط عن طريق خفض الضغط تدريجيًا وحذرًا إلى المستوى الطبيعي - بحيث يترك النيتروجين الجسم تدريجيًا، ولا "يغلي" الدم والسوائل الأخرى. " .

في بداية القرن العشرين، قام الباحث الإنجليزي جون هالدين بتجميع جداول مفصلة مع توصيات حول الأوضاع المثلى للنزول والصعود والضغط وتخفيف الضغط. من خلال التجارب على الحيوانات ومن ثم مع البشر - بما في ذلك هو وأحبائه - وجد هالدين أن الحد الأقصى للعمق الآمن دون الحاجة إلى تخفيف الضغط كان حوالي 10 أمتار، وحتى أقل في حالة الغوص الطويل. العودة من الأعماق يجب أن تتم بشكل تدريجي وبطيء لإعطاء وقت للنيتروجين للتحرر، ولكن من الأفضل النزول بسرعة إلى حد ما، مما يقلل من وقت دخول الغازات الزائدة إلى أنسجة الجسم. تم الكشف عن حدود جديدة للعمق للناس.

أعمق من 40 م

هيليومالمعركة ضد العمق أشبه بسباق التسلح. بعد أن وجدوا طريقة للتغلب على العقبة التالية، اتخذ الناس بضع خطوات أخرى - وواجهوا عقبة جديدة. لذلك، بعد مرض تخفيف الضغط، ظهرت آفة، والتي يسميها الغواصون بمحبة تقريبًا "سنجاب النيتروجين". والحقيقة هي أنه في ظل ظروف الضغط العالي، يبدأ هذا الغاز الخامل في التصرف ليس أسوأ من الكحول القوي. في أربعينيات القرن العشرين، تمت دراسة التأثير المسكر للنيتروجين على يد جون هالدين آخر، وهو ابن "الشخص". ولم تزعجه تجارب والده الخطيرة على الإطلاق، وواصل تجاربه القاسية على نفسه وعلى زملائه. وكتب العالم في المجلة: «لقد عانى أحد الأشخاص الخاضعين للدراسة من تمزق في الرئة، لكنه يتعافى الآن».

على الرغم من كل الأبحاث، لم يتم تحديد آلية التسمم بالنيتروجين بالتفصيل - ومع ذلك، يمكن قول الشيء نفسه عن تأثير الكحول العادي. كلاهما يعطل انتقال الإشارات الطبيعي في نقاط الاشتباك العصبي للخلايا العصبية، وربما يغيران نفاذية أغشية الخلايا، مما يحول عمليات التبادل الأيوني على أسطح الخلايا العصبية إلى فوضى كاملة. ظاهريًا، كلاهما يعبران عن نفسيهما بطرق مماثلة. الغواص الذي "اصطاد سنجاب النيتروجين" يفقد السيطرة على نفسه. قد يصاب بالذعر ويقطع الخراطيم، أو على العكس من ذلك، ينجرف في إلقاء النكات على مدرسة من أسماك القرش المبهجة.

الغازات الخاملة الأخرى لها أيضًا تأثير مخدر، وكلما كانت جزيئاتها أثقل، قل الضغط المطلوب لكي يظهر هذا التأثير. على سبيل المثال، يتم تخدير الزينون في ظل الظروف العادية، ولكن الأرجون الأخف يتم تخديره فقط تحت عدة أجواء. ومع ذلك، فإن هذه المظاهر فردية للغاية، ويشعر بعض الأشخاص عند الغوص بالتسمم بالنيتروجين في وقت أبكر بكثير من غيرهم.

يمكنك التخلص من التأثير المخدر للنيتروجين عن طريق تقليل تناوله في الجسم. هذه هي الطريقة التي تعمل بها مخاليط التنفس من النيتروكس، والتي تحتوي على نسبة متزايدة (أحيانًا تصل إلى 36٪) من الأكسجين، وبالتالي كمية منخفضة من النيتروجين. سيكون من المغري أكثر التحول إلى الأكسجين النقي. بعد كل شيء، هذا من شأنه أن يجعل من الممكن مضاعفة حجم أسطوانات التنفس أربع مرات أو أربع مرات وقت العمل معهم. ومع ذلك، فإن الأكسجين عنصر نشط، ومع استنشاقه لفترة طويلة يكون ساما، خاصة تحت الضغط.

الأكسجين النقي يسبب التسمم والنشوة، ويؤدي إلى تلف الأغشية في خلايا الجهاز التنفسي. في الوقت نفسه، فإن الافتقار إلى الهيموجلوبين الحر (المخفض) يجعل من الصعب إزالة ثاني أكسيد الكربون، ويؤدي إلى فرط ثنائي أكسيد الكربون في الدم والحماض الأيضي، مما يؤدي إلى ردود فعل فسيولوجية لنقص الأكسجة. يصاب الإنسان بالاختناق، على الرغم من وجود كمية كافية من الأكسجين في جسمه. كما أنشأ نفس هالدين جونيور، حتى عند ضغط 7 أجهزة الصراف الآلي، يمكنك تنفس الأكسجين النقي لمدة لا تزيد عن بضع دقائق، وبعد ذلك تبدأ اضطرابات التنفس، والتشنجات - كل ما يسمى في عامية الغوص بالكلمة القصيرة "التعتيم" .

التنفس السائل

إن النهج شبه الرائع لغزو العمق هو استخدام المواد التي يمكن أن تتولى توصيل الغازات بدلاً من الهواء - على سبيل المثال، بديل بلازما الدم بيرفوران. من الناحية النظرية، يمكن ملء الرئتين بهذا السائل المزرق، وتشبعه بالأكسجين، وضخه من خلال المضخات، مما يوفر التنفس دون أي خليط غاز على الإطلاق. ومع ذلك، تظل هذه الطريقة تجريبية للغاية، حيث يعتبرها العديد من الخبراء طريقًا مسدودًا، وعلى سبيل المثال، في الولايات المتحدة الأمريكية، يُحظر استخدام بيرفورتان رسميًا.

لذلك، يتم الحفاظ على الضغط الجزئي للأكسجين عند التنفس في العمق أقل من المعتاد، ويتم استبدال النيتروجين بغاز آمن وغير بهيج. سيكون الهيدروجين الخفيف أكثر ملاءمة من غيره، لولا قابليته للانفجار عند مزجه مع الأكسجين. ونتيجة لذلك، نادرا ما يستخدم الهيدروجين، وأصبح ثاني أخف غاز، الهيليوم، بديلا شائعا للنيتروجين في الخليط. على أساسها، يتم إنتاج مخاليط تنفس الأكسجين والهيليوم أو الأكسجين والهيليوم والنيتروجين - الهيليوكس والتريميكس.

أعمق من 80 م

مخاليط معقدةومن الجدير بالذكر هنا أن الضغط وتخفيف الضغط عند ضغوط تبلغ عشرات ومئات الأجواء يستغرق وقتًا طويلاً. لدرجة أنها تجعل عمل الغواصين الصناعيين - على سبيل المثال، عند خدمة منصات النفط البحرية - غير فعال. يصبح الوقت الذي يقضيه في العمق أقصر بكثير من النزول والصعود الطويل. بالفعل نصف ساعة على ارتفاع 60 مترًا تؤدي إلى أكثر من ساعة من تخفيف الضغط. وبعد نصف ساعة على ارتفاع 160 مترًا، سيستغرق الأمر أكثر من 25 ساعة للعودة - ومع ذلك يتعين على الغواصين النزول إلى الأسفل.

ولذلك، تم استخدام غرف الضغط في أعماق البحار لهذه الأغراض لعدة عقود. يعيش الناس فيها أحيانًا لأسابيع كاملة، ويعملون في نوبات ويقومون برحلات في الخارج عبر حجرة معادلة الضغط: يتم الحفاظ على ضغط الخليط التنفسي في "المسكن" مساوٍ لضغط البيئة المائية المحيطة. وعلى الرغم من أن تخفيف الضغط عند الصعود من 100 متر يستغرق حوالي أربعة أيام، ومن 300 متر - أكثر من أسبوع، فإن فترة العمل اللائقة في العمق تجعل هذه الخسائر في الوقت مبررة تمامًا.

لقد تم تطوير طرق التعرض لفترات طويلة لبيئات الضغط العالي منذ منتصف القرن العشرين. مكنت المجمعات عالية الضغط الكبيرة من خلق الضغط المطلوب في ظروف المختبر، وسجل المختبرون الشجعان في ذلك الوقت رقما قياسيا تلو الآخر، وانتقلوا تدريجيا إلى البحر. في عام 1962، أمضى روبرت ستينويس 26 ساعة على عمق 61 مترًا، ليصبح أول رائد مائي، وبعد ثلاث سنوات، عاش ستة فرنسيين، يتنفسون تريميكس، على عمق 100 متر لمدة ثلاثة أسابيع تقريبًا.

هنا، بدأت تظهر مشاكل جديدة مرتبطة ببقاء الناس لفترة طويلة في عزلة وفي بيئة غير مريحة منهكة. بسبب التوصيل الحراري العالي للهيليوم، يفقد الغواصون الحرارة مع كل زفير لخليط الغاز، وفي "منزلهم" يتعين عليهم الحفاظ على جو ساخن باستمرار - حوالي 30 درجة مئوية، ويخلق الماء رطوبة عالية. بالإضافة إلى ذلك، تغير كثافة الهيليوم المنخفضة جرس الصوت، مما يعقد التواصل بشكل خطير. ولكن حتى كل هذه الصعوبات مجتمعة لن تضع حدًا لمغامراتنا في عالم الضغط العالي. هناك قيود أكثر أهمية.

أقل من 600 م

حدفي التجارب المعملية، الخلايا العصبية الفردية التي تنمو "في المختبر" لا تتحمل الضغط العالي للغاية بشكل جيد، مما يدل على فرط الاستثارة غير المنتظم. ويبدو أن هذا يغير بشكل كبير خصائص دهون أغشية الخلايا، بحيث لا يمكن مقاومة هذه التأثيرات. ويمكن أيضًا ملاحظة النتيجة في الجهاز العصبي البشري تحت ضغط هائل. يبدأ بين الحين والآخر في "الانطفاء"، فيقع في فترات قصيرة من النوم أو الذهول. يصبح الإدراك صعبًا، ويصاب الجسم بالرعشة، ويبدأ الذعر: تتطور متلازمة الضغط العصبي العالي (HBP) الناجمة عن فسيولوجيا الخلايا العصبية.

بالإضافة إلى الرئتين، هناك تجاويف أخرى في الجسم تحتوي على الهواء. لكنها تتواصل مع البيئة من خلال قنوات رفيعة جدًا، ولا يتساوى الضغط فيها على الفور. على سبيل المثال، ترتبط تجاويف الأذن الوسطى بالبلعوم الأنفي فقط عن طريق قناة استاكيوس ضيقة، والتي غالبًا ما تكون مسدودة أيضًا بالمخاط. المضايقات المرتبطة بها مألوفة لدى العديد من ركاب الطائرات الذين يضطرون إلى إغلاق أنوفهم وفمهم بإحكام والزفير بشكل حاد، مما يعادل ضغط الأذن والبيئة الخارجية. كما يستخدم الغواصون هذا النوع من "النفخ"، وعندما يصابون بسيلان في الأنف يحاولون عدم الغوص على الإطلاق.

إن إضافة كميات صغيرة (تصل إلى 9٪) من النيتروجين إلى خليط الأكسجين والهيليوم يسمح بإضعاف هذه التأثيرات إلى حد ما. لذلك، تصل الغطسات القياسية على الهليوكس إلى 200-250 مترًا، وعلى التريميكس المحتوي على النيتروجين - حوالي 450 مترًا في البحر المفتوح و600 مترًا في غرفة الضغط. لقد أصبح رواد البحار الفرنسيون - وما زالوا - المشرعين في هذا المجال. سمح الهواء المتناوب، ومزائج التنفس المعقدة، وأوضاع الغوص الصعبة وتخفيف الضغط في السبعينيات للغواصين بالتغلب على شريط عمق 700 متر، وأصبحت شركة COMEX، التي أنشأها طلاب جاك كوستو، رائدة عالميًا في صيانة الغوص لمنصات النفط البحرية. وتبقى تفاصيل هذه العمليات سرا عسكريا وتجاريا، لذا يحاول باحثون من دول أخرى اللحاق بالفرنسيين، متحركين بطرقهم الخاصة.

وفي محاولة للتعمق أكثر، درس علماء الفسيولوجيا السوفييت إمكانية استبدال الهيليوم بغازات أثقل، مثل النيون. تم إجراء تجارب لمحاكاة الغوص حتى عمق 400 متر في جو من الأكسجين والنيون في مجمع الضغط العالي التابع لمعهد موسكو للمشاكل الطبية والبيولوجية (IMBP) التابع للأكاديمية الروسية للعلوم وفي معهد الأبحاث السري "تحت الماء" -40 التابع لوزارة الدفاع ، وكذلك في معهد أبحاث علم المحيطات الذي سمي باسمه. شيرشوفا. ومع ذلك، أظهرت ثقل النيون جانبها السلبي.

يمكن حساب أنه عند ضغط 35 ضغطًا جويًا، تكون كثافة خليط الأكسجين والنيون مساوية لكثافة خليط الأكسجين والهيليوم عند حوالي 150 ضغطًا جويًا. وبعد ذلك - المزيد: مجارينا الهوائية ليست مناسبة ببساطة "لضخ" مثل هذه البيئة السميكة. أفاد مختبرو IBMP أنه عندما تعمل الرئتان والشعب الهوائية بمثل هذا الخليط الكثيف، ينشأ شعور غريب وثقيل، "كما لو كنت لا تتنفس، بل تشرب الهواء". أثناء الاستيقاظ، لا يزال الغواصون ذوو الخبرة قادرين على التعامل مع هذا الأمر، ولكن خلال فترات النوم - ومن المستحيل الوصول إلى هذا العمق دون قضاء أيام طويلة في الهبوط والصعود - يتم إيقاظهم باستمرار بسبب إحساس مذعور بالاختناق. وعلى الرغم من أن رواد الفضاء العسكريين من NII-40 تمكنوا من الوصول إلى شريط يبلغ ارتفاعه 450 مترًا والحصول على ميداليات أبطال الاتحاد السوفيتي المستحقة، إلا أن هذا لم يحل المشكلة بشكل جذري.

ربما لا يزال من الممكن تسجيل أرقام قياسية جديدة في الغوص، ولكن يبدو أننا وصلنا إلى الحدود النهائية. يبدو أن كثافة خليط الجهاز التنفسي التي لا تطاق، من ناحية، والمتلازمة العصبية لارتفاع الضغط، من ناحية أخرى، تضع حدًا نهائيًا لسفر الإنسان تحت ضغط شديد.

أبحاث المحيط.

21. من تاريخ فتح أعماق البحار.

© فلاديمير كالانوف،
"المعرفة قوة".

من المستحيل دراسة المحيط العالمي دون الغوص في أعماقه. إن دراسة سطح المحيطات وحجمها وتكوينها والتيارات السطحية والجزر والمضائق مستمرة منذ قرون عديدة وكانت دائمًا مهمة صعبة وخطيرة للغاية. لا تقل الصعوبات عن دراسة أعماق المحيطات، ولا تزال بعض الصعوبات مستعصية على الحل حتى يومنا هذا.

إن الإنسان، الذي غاص لأول مرة تحت الماء في العصور القديمة، لم يسعى بالطبع إلى تحقيق هدف دراسة أعماق البحر. من المؤكد أن مهامه كانت في ذلك الوقت عملية بحتة، أو كما يقولون الآن، عملية، على سبيل المثال: الحصول على إسفنجة أو محار من قاع البحر لتناول الطعام.

وعندما يتم العثور على كرات جميلة من اللؤلؤ في الأصداف، يحضرها الغواص إلى كوخه ويعطيها لزوجته كزينة، أو يأخذها لنفسه لنفس الغرض. فقط الأشخاص الذين عاشوا على شواطئ البحار الدافئة يمكنهم الغوص في الماء ويصبحوا غواصين. لم يخاطروا بالإصابة بنزلة برد أو تشنجات عضلية تحت الماء.

أخذ الغواص القديم سكينًا وشبكة لجمع الفريسة، وأمسك بحجر بين ساقيه وألقى بنفسه في الهاوية. من السهل جدًا وضع هذا الافتراض، لأن صيادي اللؤلؤ في البحر الأحمر والبحر العربي، أو الغواصين المحترفين من قبيلة باراوا الهندية ما زالوا يفعلون ذلك. إنهم لا يعرفون معدات الغوص أو الأقنعة. ظلت جميع معداتهم كما كانت تمامًا قبل مائة أو ألف عام.

لكن الغواص ليس غواصا. يستخدم الغواص تحت الماء فقط ما قدمته له الطبيعة، ويستخدم الغواص أجهزة ومعدات خاصة من أجل الغوص بشكل أعمق في الماء والبقاء هناك لفترة أطول. لا يمكن للغواص، حتى لو كان مدربًا جيدًا، البقاء تحت الماء لأكثر من دقيقة ونصف. الحد الأقصى للعمق الذي يمكنه الغوص فيه لا يتجاوز 25-30 مترًا. فقط عدد قليل من حاملي الأرقام القياسية قادرون على حبس أنفاسهم لمدة 3-4 دقائق والغوص بشكل أعمق إلى حد ما.

إذا كنت تستخدم جهازًا بسيطًا مثل أنبوب التنفس، فيمكنك البقاء تحت الماء لفترة طويلة. ولكن ما الفائدة من ذلك إذا كان عمق الغمر لا يزيد عن متر واحد؟ والحقيقة هي أنه في أعماق أكبر يصعب الشهيق من خلال الأنبوب: هناك حاجة إلى قوة أكبر لعضلات الصدر للتغلب على ضغط التنفس المؤثر على جسم الإنسان، بينما تكون الرئتان تحت الضغط الجوي الطبيعي.

بالفعل في العصور القديمة، جرت محاولات لاستخدام الأجهزة البدائية للتنفس في أعماق ضحلة. على سبيل المثال، بمساعدة الأوزان، تم تخفيض نوع من السفينة من نوع الجرس إلى الأسفل، ويمكن للغواص استخدام إمدادات الهواء في هذه السفينة. ولكن كان من الممكن التنفس في مثل هذا الجرس لبضع دقائق فقط، لأن الهواء كان مشبعا بسرعة بثاني أكسيد الكربون الزفير وأصبح غير مناسب للتنفس.

عندما بدأ الإنسان في استكشاف المحيط، ظهرت مشاكل مع اختراع وتصنيع أجهزة الغوص الضرورية ليس فقط للتنفس، ولكن أيضًا للرؤية في الماء. الشخص ذو الرؤية الطبيعية، عندما يفتح عينيه في الماء، يرى الأشياء المحيطة به بشكل خافت للغاية، كما لو كان في الضباب. ويفسر ذلك حقيقة أن معامل انكسار الماء يساوي تقريبًا معامل انكسار العين نفسها. ولذلك، لا تستطيع العدسة تركيز الصورة على الشبكية، ويكون تركيز الصورة بعيدًا عن الشبكية. اتضح أن الشخص الموجود في الماء يصبح بعيد النظر للغاية - ما يصل إلى 20 ديوبتر وأكثر. بالإضافة إلى ذلك، فإن الاتصال المباشر بالبحر وحتى المياه العذبة يسبب تهيج العين والألم.

حتى قبل اختراع النظارات الواقية والأقنعة الزجاجية تحت الماء، قام الغواصون في القرون الماضية بتقوية الألواح أمام أعينهم، وإغلاقها بقطعة قماش مبللة بالراتنج. كانت الألواح مصنوعة من أنحف المقاطع المصقولة من القرن وكانت تتمتع بشفافية معينة. بدون هذه الأجهزة، كان من المستحيل تنفيذ العديد من الأعمال أثناء بناء الموانئ، وتعميق الموانئ، وإيجاد ورفع السفن الغارقة والبضائع وما إلى ذلك.

في روسيا، في عهد بطرس الأول، عندما وصلت البلاد إلى ساحل البحر، اكتسب الغوص أهمية عملية.

لطالما اشتهرت روس بالحرفيين، الذين ابتكر الكاتب إرشوف صورة عامة لهم على صورة ليفتي، الذي ارتدى برغوثًا إنجليزيًا. أحد هؤلاء الحرفيين دخل تاريخ التكنولوجيا في عهد بيتر الأول. كان إيفيم نيكونوف، وهو فلاح من قرية بوكروفسكوي بالقرب من موسكو، الذي صنع في عام 1719 غواصة خشبية ("سفينة مخفية")، واقترح أيضًا تصميم غواصة خشبية. بدلة غوص جلدية بها برميل للهواء تلبس على الرأس ولها نوافذ للعينين. لكنه لم يتمكن من إحضار تصميم بدلة الغوص إلى حالة العمل المطلوبة، لأن "سفينته المخفية" لم تصمد أمام الاختبار وغرقت في البحيرة، ونتيجة لذلك تم حرمان إي نيكونوف من الأموال. بالطبع، لم يكن بإمكان المخترع أن يعرف أنه في بدلة الغوص الخاصة به مع وجود برميل من الهواء على رأسه، لن يتمكن أي شخص على أي حال من الصمود لأكثر من 2-3 دقائق.

لا يمكن حل مشكلة التنفس تحت الماء مع إمداد الغواص بالهواء النقي لعدة قرون. في العصور الوسطى وحتى في وقت لاحق، لم يكن لدى المخترعين أي فكرة عن فسيولوجيا التنفس وتبادل الغازات في الرئتين. إليك أحد الأمثلة التي تحد من الفضوليين. وفي عام 1774، اقترح المخترع الفرنسي فريمينس تصميمًا للعمل تحت الماء، يتكون من خوذة متصلة بأنابيب نحاسية بخزان هواء صغير. اعتقد المخترع أن الفرق بين هواء الشهيق والزفير هو فقط الفرق في درجة الحرارة. وأعرب عن أمله في أن يبرد هواء الزفير، الذي يمر عبر الأنابيب تحت الماء، ويصبح قابلاً للتنفس مرة أخرى. وعندما بدأ الغواص أثناء اختبار هذا الجهاز بالاختناق بعد دقيقتين، تفاجأ المخترع بشدة.

عندما أصبح من الواضح أنه لكي يعمل الشخص تحت الماء، يجب توفير الهواء النقي بشكل مستمر، بدأوا في التفكير في طرق توفيره. في البداية حاولوا استخدام منفاخ مثل منفاخ الحداد لهذا الغرض. لكن هذه الطريقة فشلت في توفير الهواء لعمق يزيد عن متر واحد - فالمنفاخ لم يخلق الضغط اللازم.

فقط في بداية القرن التاسع عشر تم اختراع مضخة هواء مضغوطة، والتي تزود الغواص بالهواء على عمق كبير.

ولمدة قرن من الزمان، كانت مضخة الهواء تعمل يدويًا، ثم ظهرت المضخات الميكانيكية.

كانت بدلات الغوص الأولى تحتوي على خوذات مفتوحة من الأسفل، حيث يتم ضخ الهواء إليها عبر خرطوم. خرج هواء الزفير من خلال الحافة المفتوحة للخوذة. إن الغواص الذي يرتدي مثل هذه البدلة، إذا جاز التعبير، لا يمكنه العمل إلا في وضع عمودي، لأنه حتى الميل الطفيف للغواصة أدى إلى ملء الخوذة بالماء. كان مخترعو بدلات الغوص الأولى هذه، بشكل مستقل عن بعضهم البعض، هو الإنجليزي أ. سيبي (1819) وميكانيكي كرونشتاد غوسن (في عام 1829). وسرعان ما بدأوا في إنتاج بدلات غوص محسنة، حيث كانت الخوذة متصلة بإحكام بالسترة، ويتم إطلاق هواء الزفير من الخوذة بصمام خاص.

لكن النسخة المحسنة من بدلة الغوص لم توفر للغواص حرية الحركة الكاملة. يتداخل خرطوم الهواء الثقيل مع العمل ويحد من نطاق الحركة. على الرغم من أن هذا الخرطوم كان حيويًا بالنسبة للغواصة، إلا أنه غالبًا ما كان سبب وفاته. حدث هذا عندما تعرض الخرطوم لضغط بسبب جسم ثقيل أو تعرض للتلف بسبب تسرب الهواء.

ظهرت بكل وضوح وضرورة مهمة تطوير وتصنيع معدات الغوص التي لا يعتمد فيها الغواص على إمدادات الهواء من مصدر خارجي ويكون حرا تماما في تحركاته.

قبل العديد من المخترعين التحدي المتمثل في تصميم مثل هذه المعدات المستقلة. لقد مر أكثر من مائة عام على صناعة بدلات الغوص الأولى، ولم يظهر إلا في منتصف القرن العشرين جهاز أصبح يعرف باسم الغوص. الجزء الرئيسي من معدات الغوص هو جهاز التنفس، الذي اخترعه المستكشف الفرنسي الشهير لأعماق المحيطات، فيما بعد العالم الشهير جاك إيف كوستو وزميله إميل جانيان. في ذروة الحرب العالمية الثانية، في عام 1943، اختبر جاك إيف كوستو وأصدقاؤه فيليب تايليت وفريدريك دوماس لأول مرة جهازًا جديدًا للغمر في الماء. جهاز التنفس تحت الماء (من اللاتينية أكوا - الماء والرئة الإنجليزية - الرئة) هو جهاز يحمل على الظهر يتكون من أسطوانات الهواء المضغوط وجهاز التنفس. أظهرت الاختبارات أن الجهاز يعمل بدقة، حيث يستنشق الغواص بسهولة، الهواء النقي النظيف من أسطوانة فولاذية. يقوم الغواص بالغطس والصعود بحرية، دون أن يشعر بأي إزعاج.

أثناء التشغيل، تم تعديل هيكل الغوص، ولكن بشكل عام ظل هيكله دون تغيير. ومع ذلك، لن تمنح أي تغييرات في التصميم خزان الغوص القدرة على الغوص بعمق. الغواص، مثل الغواص الذي يرتدي بدلة غوص ناعمة ويستقبل الهواء عبر خرطوم، لا يستطيع عبور حاجز عمق المائة متر دون المخاطرة بحياته. العائق الرئيسي هنا يبقى مشكلة التنفس.

الهواء الذي يتنفسه جميع الناس على سطح الأرض، عندما يغوص الغواص إلى عمق 40-60 مترًا، يسبب تسممًا مشابهًا للتسمم بالكحول. بعد أن وصل إلى العمق المحدد، يفقد الغواصة فجأة السيطرة على تصرفاته، والتي غالبا ما تنتهي بشكل مأساوي. وقد ثبت أن السبب الرئيسي لمثل هذا "التسمم العميق" هو ​​تأثير النيتروجين تحت ضغط مرتفع على الجهاز العصبي. تم استبدال النيتروجين الموجود في أسطوانات الغوص بالهيليوم الخامل، وتوقف حدوث "التسمم العميق"، ولكن ظهرت مشكلة أخرى. جسم الإنسان حساس جدًا لنسبة الأكسجين الموجودة في الخليط المستنشق. عند الضغط الجوي الطبيعي، يجب أن يحتوي الهواء الذي يتنفسه الشخص على حوالي 21 بالمائة من الأكسجين. مع وجود مثل هذا المحتوى من الأكسجين في الهواء، قطع الإنسان كامل المسار الطويل لتطوره. إذا انخفض محتوى الأكسجين عند الضغط الطبيعي إلى 16 بالمائة، فتحدث مجاعة الأكسجين، مما يسبب فقدان مفاجئ للوعي. بالنسبة لشخص تحت الماء، هذا الوضع خطير بشكل خاص. يمكن أن تؤدي زيادة محتوى الأكسجين في الخليط المستنشق إلى التسمم، مما يؤدي إلى الوذمة الرئوية والالتهاب. ومع زيادة الضغط، يزداد خطر التسمم بالأكسجين. وفقا للحسابات، على عمق 100 متر، يجب أن يحتوي الخليط المستنشق على 2-6 في المائة فقط من الأكسجين، وعلى عمق 200 م - لا يزيد عن 1-3 في المائة. وبالتالي، يجب أن تتأكد آلات التنفس من أن تركيبة الخليط المستنشق تتغير مع غوص الغواصة في العمق. يعد الدعم الطبي للغوص في أعماق البحار لشخص يرتدي بدلة ناعمة أمرًا ذا أهمية قصوى.

من ناحية، فإن التسمم بالأكسجين، ومن ناحية أخرى، الاختناق بسبب نقص نفس الأكسجين، يهدد باستمرار الشخص بالنزول إلى الأعماق. لكن هذا لا يكفى. يعلم الجميع الآن ما يسمى ب مرض بالاكتئاب. دعونا نتذكر ما هو عليه. عند الضغط المرتفع، تذوب الغازات التي يتكون منها خليط التنفس في دم الغواص. غالبية الهواء الذي يتنفسه الغواص هو النيتروجين. وأهميته للتنفس هو أنه يخفف الأكسجين. مع انخفاض سريع في الضغط، عندما يتم رفع الغواص إلى السطح، ليس لدى النيتروجين الزائد وقتا لإزالته عبر الرئتين، وتتشكل فقاعات النيتروجين في الدم، ويبدو أن الدم يغلي. تسد فقاعات النيتروجين الأوعية الدموية الصغيرة، مما يسبب الضعف والدوخة وفقدان الوعي في بعض الأحيان. هذه هي مظاهر مرض تخفيف الضغط (الانسداد). عندما تدخل فقاعات النيتروجين (أو الغاز الآخر الذي يتكون منه خليط الجهاز التنفسي) إلى الأوعية الكبيرة للقلب أو الدماغ، يتوقف تدفق الدم في هذه الأعضاء، أي يحدث الموت.

للوقاية من مرض تخفيف الضغط، يجب أن يتم صعود الغواص ببطء، مع توقفات، حتى يحدث ما يسمى بتخفيف الضغط عن الجسم، أي حتى يكون للغاز المذاب الزائد الوقت الكافي لترك الدم تدريجيًا عبر الرئتين. اعتمادًا على عمق الغوص، يتم حساب وقت الصعود وعدد نقاط التوقف. إذا قضى الغواص عدة دقائق في أعماق كبيرة، فسيتم حساب وقت نزوله وصعوده بعدة ساعات.

ما قيل يؤكد مرة أخرى الحقيقة البسيطة وهي أن الإنسان لا يستطيع أن يعيش في عنصر الماء الذي أنجب أسلافه البعيدين، ولن يغادر سماء الأرض أبدًا.

ولكن لفهم العالم، بما في ذلك دراسة المحيط، يسعى الناس باستمرار للسيطرة على عمق المحيط. أجرى الناس غوصات عميقة ببدلات غوص ناعمة، حتى بدون معدات مثل معدات الغطس.

أول من نزل إلى عمق قياسي يبلغ 135 مترًا كان الأمريكي ماك نول في عام 1937، وبعد ذلك بعامين، وصل الغواصان السوفييت إل. كوبزار وبي.فيجولارني، وهما يستنشقان خليط الهيليوم، إلى عمق 157 مترًا. استغرق الأمر عشر سنوات بعد ذلك للوصول إلى علامة 200 متر. وقد نزل غواصان سوفييتيان آخران، هما ب. إيفانوف وإي. فيسكربنتسيف، إلى هذا العمق في عام 1949.

وفي عام 1958، أصبح عالم تخصصه بعيدًا عن الغوص تحت الماء مهتمًا بالغوص. كان عالم رياضيات شابًا يبلغ من العمر 26 عامًا وكان يحمل بالفعل لقب أستاذ في جامعة زيورخ، هانز كيلر. وبالتصرف سرًا من متخصصين آخرين، قام بتصميم المعدات، وحساب تكوين مخاليط الغاز وأوقات تخفيف الضغط، وبدأ التدريب. وبعد مرور عام، وباستخدام جهاز على شكل جرس غوص، غرق في قاع بحيرة زيوريخ على عمق 120 مترًا. حقق جي كيلر رقمًا قياسيًا في أوقات الضغط القصيرة. كيف حقق هذا كان سره. كان يحلم بتسجيل رقم قياسي عالمي في عمق الغوص.

أصبحت البحرية الأمريكية مهتمة بعمل جي كيلر، وكان من المقرر إجراء الغوص التالي في 4 ديسمبر 1962 في خليج كاليفورنيا. وكان من المقرر إنزال جي كيلر والصحفي الإنجليزي بيتر سمول من السفينة الأمريكية "يوريكا" باستخدام مصعد تحت الماء مصنوع خصيصًا إلى عمق 300 متر، حيث سيرفعان العلمين الوطنيين السويسري والأمريكي. وتمت مراقبة عملية الغوص من على متن السفينة يوريكا باستخدام كاميرات التلفزيون. بعد وقت قصير من نزول المصعد، ظهر شخص واحد فقط على الشاشة. أصبح من الواضح أن شيئًا غير متوقع قد حدث. تم تحديد لاحقًا وجود تسرب في المصعد تحت الماء وفقد كلا الرائدين الوعي. عندما تم رفع المصعد على متن السفينة، سرعان ما عاد G. Keller إلى رشده، وكان P. Small قد مات بالفعل قبل رفع المصعد. وبالإضافة إليه، توفي غواص آخر من مجموعة الدعم، وهو الطالب ك. ويتاكر. وكان البحث عن جثته بلا جدوى. هذه هي النتائج المحزنة لانتهاكات قواعد سلامة الغوص.

بالمناسبة، طارد G. Keller الرقم القياسي عبثًا: بالفعل في عام 1956، قام ثلاثة غواصين سوفياتيين - D. Limbens، V. Shalaev و V. Kurochkin - بزيارة عمق ثلاثمائة متر.

وفي السنوات اللاحقة وصلت أعمق الغطسات إلى 600 متر! تم تنفيذها بواسطة غواصين من شركة كومكس الفرنسية التي تعمل في مجال الأعمال الفنية في صناعة النفط على جرف المحيط.

يمكن للغواص الذي يرتدي بدلة ناعمة ومعه معدات الغوص الأكثر تقدمًا البقاء في هذا العمق في غضون دقائق. ولا ندري ما هي الأمور العاجلة، وما هي الأسباب التي دفعت قادة الشركة الفرنسية المذكورة إلى المخاطرة بحياة الغواصين وإرسالهم إلى أعماق بالغة. ومع ذلك، فإننا نشك في أن السبب هنا هو السبب الأكثر تافهًا - وهو نفس الحب النزيه للمال والربح.

من المحتمل أن عمق 600 متر يتجاوز بالفعل الحد الفسيولوجي للغوص لشخص يرتدي بدلة غوص ناعمة. ليست هناك حاجة لمزيد من اختبار قدرات الجسم البشري، فهي ليست بلا حدود. بالإضافة إلى ذلك، وصل الشخص بالفعل إلى عمق يتجاوز بكثير خط الـ 600 متر، وإن لم يكن ببدلة غوص، ولكن بأجهزة معزولة عن البيئة الخارجية. لقد أصبح من الواضح للباحثين منذ فترة طويلة أنه لا يمكن إنزال الإنسان إلى أعماق كبيرة دون المخاطرة بحياته إلا في غرف معدنية قوية، حيث يتوافق ضغط الهواء مع الضغط الجوي العادي. وهذا يعني أنه من الضروري أولاً وقبل كل شيء التأكد من قوة وضيق هذه الغرف وإنشاء مصدر هواء مع إمكانية إزالة هواء العادم أو تجديده. في نهاية المطاف، تم اختراع مثل هذه الأجهزة، ونزل الباحثون فيها إلى أعماق كبيرة، وصولا إلى أعماق المحيط العالمي. تسمى هذه الأجهزة كرات الأعماق و غواصات الأعماق. قبل التعرف على هذه الأجهزة، نطلب من القراء التحلي بالصبر وقراءة تاريخنا الموجز حول هذه المشكلة في الصفحة التالية من موقع المعرفة قوة.

© فلاديمير كالانوف،
"المعرفة قوة"

>> الضغط في قاع البحار والمحيطات. استكشاف أعماق البحار

مقدمة من القراء من مواقع الإنترنت

التخطيط المواضيعي للفيزياء، تنزيل الاختبارات، مهمة لطالب الصف السابع، دورات لمعلم الفيزياء للصف السابع

محتوى الدرس ملاحظات الدرسدعم إطار عرض الدرس وأساليب تسريع التقنيات التفاعلية يمارس المهام والتمارين ورش عمل الاختبار الذاتي، والتدريبات، والحالات، والمهام، والواجبات المنزلية، وأسئلة المناقشة، والأسئلة البلاغية من الطلاب الرسوم التوضيحية الصوت ومقاطع الفيديو والوسائط المتعددةصور فوتوغرافية، صور، رسومات، جداول، رسوم بيانية، فكاهة، نوادر، نكت، كاريكاتير، أمثال، أقوال، كلمات متقاطعة، اقتباسات الإضافات الملخصاتالمقالات والحيل لأسرّة الأطفال الفضوليين والكتب المدرسية الأساسية والإضافية للمصطلحات الأخرى تحسين الكتب المدرسية والدروستصحيح الأخطاء في الكتاب المدرسيتحديث جزء من الكتاب المدرسي، وعناصر الابتكار في الدرس، واستبدال المعرفة القديمة بأخرى جديدة فقط للمعلمين دروس مثاليةالخطة التقويمية للسنة، التوصيات المنهجية، برامج المناقشة دروس متكاملة

مرحبا عزيزي القراء!في هذا المنشور، سيكون الموضوع الرئيسي هو استكشاف محيطات العالم. المحيط جميل جدًا ومغري، فهو موطن للعديد من أنواع الأسماك المختلفة وأكثر، كما يساعد المحيط أرضنا في إنتاج الأكسجين ويلعب دورًا مهمًا في مناخها. لكن الناس بدأوا مؤخراً نسبياً بدراستها بالتفصيل، وتفاجأوا بالنتائج... اقرأ المزيد عن هذا...

هو العلم الذي يرتبط بالدراسة. كما أنه يساعدنا على تعميق معرفتنا بالقوى الطبيعية بشكل كبير، بما في ذلك بناء الجبال والزلازل والانفجارات البركانية.

اعتقد المستكشفون الأوائل أن المحيط يشكل عائقًا أمام الوصول إلى الأراضي البعيدة. ولم يكن لديهم اهتمام كبير بما يوجد في أعماق المحيطات، على الرغم من أن محيطات العالم تشغل أكثر من 70% من سطح الأرض.

ولهذا السبب، حتى قبل 150 عامًا، كانت الفكرة السائدة هي أن قاع المحيط كان سهلًا ضخمًا خاليًا من أي عناصر إغاثة.

بدأ الاستكشاف العلمي للمحيطات في القرن العشرين. في 1872 - 1876 تمت أول رحلة جدية للأغراض العلمية على متن السفينة البريطانية تشالنجر، التي كانت مزودة بمعدات خاصة وكان طاقمها مكونًا من العلماء والبحارة.

ومن نواحٍ عديدة، أثرت نتائج هذه البعثة الأوقيانوغرافية المعرفة الإنسانية حول المحيطات ونباتاتها وحيواناتها.

في أعماق المحيط.

على تشالنجر، لقياس أعماق المحيط، كانت هناك خطوط خاصة، تتكون من كرات رصاص تزن 91 كجم، وكانت هذه الكرات مربوطة بحبل من القنب.

قد يستغرق الأمر عدة ساعات حتى يتم إنزال مثل هذا الخط إلى قاع خندق في أعماق البحار، علاوة على ذلك، لم توفر هذه الطريقة في كثير من الأحيان الدقة المطلوبة لقياس الأعماق الكبيرة.

وفي عشرينيات القرن العشرين، ظهرت أجهزة صدى الصوت. وهذا ما جعل من الممكن تحديد عمق المحيط في ثوانٍ معدودة بناءً على الوقت المنقضي بين إرسال النبضة الصوتية واستقبال الإشارة المنعكسة من القاع.

قامت السفن، المجهزة بمسبار الصدى، بقياس العمق على طول الطريق وحصلت على لمحة عامة عن قاع المحيط. تم تركيب أحدث نظام لسبر أعماق البحار، غلوريا، على السفن منذ عام 1987. أتاح هذا النظام مسح قاع المحيط في شرائح بعرض 60 مترًا.

كانت خطوط المسح الموزونة تستخدم سابقًا لقياس أعماق المحيطات، وكانت غالبًا ما تكون مجهزة بأنابيب تربة صغيرة لأخذ عينات التربة من قاع المحيط. أجهزة أخذ العينات الحديثة ثقيلة وكبيرة الحجم، ويمكنها الغوص إلى عمق يصل إلى 50 مترًا في الرواسب القاعية الناعمة.

الاكتشافات الكبرى.

بدأ الاستكشاف المكثف للمحيطات بعد الحرب العالمية الثانية. أحدثت الاكتشافات في الخمسينيات والستينيات من القرن العشرين المتعلقة بصخور القشرة المحيطية ثورة في علوم الأرض.

وأثبتت هذه الاكتشافات حقيقة أن المحيطات حديثة العهد نسبيا، كما أكدت أن حركة الصفائح الصخرية التي أدت إلى نشوئها مستمرة حتى اليوم، مما يغير مظهر الأرض ببطء.

تتسبب حركة صفائح الغلاف الصخري في حدوث ثورانات بركانية وزلازل، كما تؤدي أيضًا إلى تكوين الجبال. تستمر دراسة القشرة المحيطية.

السفينة "جلومار تشالنجر" في الفترة 1968 - 1983. كان في طواف. لقد زودت الجيولوجيين بمعلومات قيمة عن طريق حفر ثقوب في قاع المحيط.

قامت سفينة القرار التابعة لجمعية الحفر العميق لعلوم المحيطات المتحدة بهذه المهمة في الثمانينات. وكانت هذه السفينة قادرة على الحفر تحت الماء على أعماق تصل إلى 8300 متر.

توفر المسوحات السيزمية أيضًا بيانات حول صخور قاع المحيط: تنعكس موجات الصدمة المرسلة من سطح الماء بشكل مختلف عن طبقات الصخور المختلفة.

ونتيجة لذلك، يتلقى العلماء معلومات قيمة للغاية حول رواسب النفط المحتملة وبنية الصخور.

د وتستخدم أدوات أوتوماتيكية أخرى لقياس السرعة الحالية ودرجة الحرارة على أعماق مختلفة، وكذلك لأخذ عينات من المياه.

تلعب الأقمار الصناعية أيضًا دورًا مهمًا: فهي تراقب تيارات المحيطات ودرجات الحرارة المؤثرة .

وبفضل هذا نتلقى معلومات مهمة جدًا حول تغير المناخ والاحتباس الحراري.

يمكن للغواصين في المياه الساحلية أن يغوصوا بسهولة إلى أعماق تصل إلى 100 متر، ولكن إلى أعماق أكبر، فإنهم يغوصون عن طريق زيادة الضغط تدريجيًا وإطلاقه.

يتم استخدام طريقة الغوص هذه بنجاح للكشف عن السفن الغارقة وفي حقول النفط البحرية.

توفر هذه الطريقة مرونة أكبر عند الغوص مقارنة بجرس الغوص أو بدلات الغوص الثقيلة.

الغواصات.

الوسيلة المثالية لاستكشاف المحيطات هي الغواصات. لكن معظمهم ينتمون إلى الجيش. ولهذا السبب ابتكر العلماء أجهزتهم.

ظهرت أولى هذه الأجهزة في 1930-1940.سجل الملازم الأمريكي دونالد والش والعالم السويسري جاك بيكار، في عام 1960، رقما قياسيا عالميا للغوص في أعمق منطقة في العالم - في خندق ماريانا في المحيط الهادئ (خندق تشالنجر).

في غواصة الأعماق "ترييستي" نزلوا إلى عمق 10917 مترًا، وفي أعماق المحيط اكتشفوا أسماكًا غير عادية.

ولكن ربما كانت الأحداث الأكثر إثارة للإعجاب في الماضي القريب هي الأحداث المرتبطة بغواصة الأعماق الصغيرة "ألفين" والتي تم مساعدتها في 1985-1986. تمت دراسة حطام السفينة تيتانيك على عمق حوالي 4000 متر.

نستنتج: لم تتم دراسة محيطات العالم الشاسعة إلا قليلاً وعلينا أن ندرسها بتعمق أكثر فأكثر. ومن يدري ما هي الاكتشافات التي تنتظرنا في المستقبل... هذا لغز كبير ينفتح تدريجياً أمام البشرية بفضل استكشاف محيطات العالم.