Načini ronjenja u ocean. Istraživanje dubokog mora

Mnogo je više mjesta na zemlji o kojima znamo manje nego o golemim svemirskim prostranstvima. Riječ je prvenstveno o nesavladivim vodenim dubinama. Prema znanstvenicima, znanost zapravo još nije počela proučavati misteriozni život na dnu oceana; sva su istraživanja na početku putovanja.

Iz godine u godinu sve je više odvažnika koji su spremni izvesti novi rekordni dubinski zaron. U prezentiranom materijalu želio bih govoriti o plivanjima bez opreme, s opremom za ronjenje i uz pomoć batiskafa, koja su ušla u povijest.

Najdublji ljudski zaron

Francuski atletičar Loïc Leferme dugo je držao rekord u ronjenju na dah. Godine 2002. uspio je duboko zaroniti do 162 metra. Mnogi ronioci pokušali su poboljšati ovaj pokazatelj, ali su umrli u dubinama mora. Leferm je 2004. i sam postao žrtvom vlastite taštine. Tijekom treninga plivanja u oceanskom rovu Villefranche-sur-Mer zaronio je na 171 metar. Međutim, sportaš nije uspio izroniti na površinu.

Najnoviji rekordni duboki zaron izveo je austrijski ronilac na dah Herbert Nitzsch. Uspio se spustiti na 214 metara bez boce s kisikom. Tako je postignuće Loïca Lefermea prošlost.

Rekordno duboko ronjenje za žene

Francuska atletičarka Audrey Mestre postavila je nekoliko rekorda među ženama. 29. svibnja 1997. preronila je čak 80 metara na jedan dah, bez spremnika zraka. Godinu dana kasnije, Audrey je oborila vlastiti rekord, spustivši se 115 metara u morske dubine. Godine 2001. sportaš je preronio čak 130 metara. Ovaj rekord, koji ima svjetski status među ženama, do danas je pripisan Audrey.

12. listopada 2002. Mestre je napravio svoj posljednji pokušaj u životu, zaronivši bez opreme na 171 metar od obale Dominikanske Republike. Sportaš je koristio samo posebno opterećenje, bez boca s kisikom. Podizanje se trebalo izvesti pomoću zračne kupole. Međutim, pokazalo se da je potonji nepopunjen. 8 minuta nakon početka dubinskog ronjenja, Audreyino tijelo su izvukli na površinu ronioci. Službeni uzrok smrti sportaša su problemi s opremom za podizanje na površinu.

Rekordno ronjenje

Razgovarajmo sada o dubokom morskom ronjenju. Najznačajniji od njih izveo je francuski ronilac Pascal Bernabe. U ljeto 2005. godine uspio se spustiti 330 metara u morske dubine. Iako je isprva planirano osvajanje dubine od 320 metara. Tako značajan rekord postignut je kao rezultat malog incidenta. Tijekom spuštanja Pascalovo se uže rastegnulo, što mu je omogućilo da otpliva dodatnih 10 metara dubine.

Ronilac se uspio uspješno izdići na površinu. Uspon je trajao dugih 9 sati. Razlog tako sporog porasta bio je visok rizik od razvoja, što bi moglo dovesti do zastoja disanja i oštećenja krvnih žila. Vrijedno je napomenuti da je za postavljanje rekorda Pascal Bernabe morao provesti pune 3 godine u stalnom treningu.

Rekordni zaron u podmornici

Dana 23. siječnja 1960. znanstvenici Donald Walsh i Jacques Piccard postavili su rekord u ronjenju na dno oceana u vozilu s posadom. Dok su bili na maloj podmornici Trieste, istraživači su dosegli dno na dubini od 10.898 metara.

Najdublji zaron u podmornici s posadom postignut je zahvaljujući konstrukciji Deepsea Challengera, za što je dizajnerima trebalo dugih 8 godina. Ova mini-podmornica je aerodinamična kapsula teška više od 10 tona i s debljinom stjenke od 6,4 cm. Važno je napomenuti da je batiskaf prije puštanja u rad nekoliko puta testiran tlakom od 1160 atmosfera, što je više od tlak koji je trebao utjecati na stijenke uređaja na dnu oceana .

Slavni američki filmski redatelj James Cameron je 2012. godine, pilotirajući mini-podmornicom Deepsea Challenger, oborio prethodni rekord koji je postavila naprava Trieste, te ga čak i popravio zaronivši 11 km u Mariinski rov.

Živimo na planetu vode, ali Zemljine oceane poznajemo manje nego neka kozmička tijela. Više od polovice površine Marsa je mapirano s rezolucijom od oko 20 m – a samo 10-15% oceanskog dna je proučeno s rezolucijom od najmanje 100 m. 12 ljudi je bilo na Mjesecu, tri bili su do dna Marijanske brazde i svi se nisu usudili promoliti nos iz teških batiskafa.

Zaronimo

Glavna poteškoća u razvoju Svjetskog oceana je tlak: za svakih 10 m dubine povećava se za još jednu atmosferu. Kad broj dosegne tisuće metara i stotine atmosfera, sve se mijenja. Tekućine drugačije teku, plinovi se ponašaju neobično... Uređaji koji mogu izdržati te uvjete ostaju komadni proizvodi, a čak ni najmodernije podmornice nisu predviđene za takav pritisak. Najveća dubina ronjenja najnovijih nuklearnih podmornica projekta 955 Borej je samo 480 m.

Ronioce koji se spuštaju stotine metara s poštovanjem nazivaju akvanautima, uspoređujući ih s istraživačima svemira. Ali bezdan mora je na svoj način opasniji od vakuuma svemira. Ako se nešto dogodi, posada koja radi na ISS-u moći će se prebaciti na usidren brod i za nekoliko sati biti na površini Zemlje. Ova je ruta zatvorena za ronioce: evakuacija iz dubina može potrajati tjednima. I to se razdoblje ni pod kojim okolnostima ne može skratiti.

Međutim, postoji alternativni put do dubine. Umjesto da stvarate još izdržljivije trupove, tamo možete poslati... žive ronioce. Rekord pritiska koji su izdržali ispitivači u laboratoriju gotovo je dvostruko veći od mogućnosti podmornica. Ovdje nema ničeg nevjerojatnog: stanice svih živih organizama ispunjene su istom vodom, koja slobodno prenosi pritisak u svim smjerovima.

Stanice se ne opiru vodenom stupcu, poput čvrstih trupova podmornica, one kompenziraju vanjski pritisak unutarnjim. Nije ni čudo da stanovnici "crnih pušača", uključujući valjkaste crve i račiće, uspijevaju mnogo kilometara duboko u oceanskom dnu. Neke vrste bakterija mogu prilično dobro izdržati čak i tisuće atmosfera. Čovjek tu nije iznimka – razlika je samo u tome što mu je potreban zrak.

Ispod površine

Kisik Cjevčice za disanje od trske bile su poznate Mohikancima Fenimorea Coopera. Danas su šuplje stabljike biljaka zamijenjene plastičnim cijevima, “anatomski oblikovane” i s udobnim nastavcima za usta. Međutim, to ih nije učinilo učinkovitijima: umiješali su se zakoni fizike i biologije.

Već na metar dubine pritisak na prsa raste na 1,1 atm - samom zraku dodaje se 0,1 atm vodenog stupca. Disanje ovdje zahtijeva primjetan napor interkostalnih mišića, a samo trenirani sportaši mogu se nositi s tim. Pritom ni njihova snaga neće trajati dugo i na maksimalno 4-5 m dubine, a početnici teško dišu i na pola metra. Osim toga, što je cijev duža, to sadrži više zraka. "Radni" plimni volumen pluća je u prosjeku 500 ml, a nakon svakog izdisaja dio ispušnog zraka ostaje u cijevi. Svaki udisaj donosi manje kisika i više ugljičnog dioksida.

Za dovod svježeg zraka potrebna je prisilna ventilacija. Pumpanjem plina pod povećanim tlakom možete olakšati rad prsnih mišića. Ovaj pristup se koristi više od jednog stoljeća. Ručne pumpe poznate su roniocima još od 17. stoljeća, a sredinom 19. stoljeća engleski graditelji koji su pod vodom podizali temelje nosača mostova već su dugo radili u atmosferi komprimiranog zraka. Za rad su korištene podvodne komore debelih stijenki s otvorenim dnom u kojima se održavao visoki tlak. Odnosno kesoni.

Dublje od 10 m

Dušik Tijekom rada u samim kesonima nije bilo problema. No nakon povratka na površinu, građevinski radnici su često razvijali simptome koje su francuski fiziolozi Paul i Vattel 1854. opisali kao On ne paie qu'en sortant - "osveta na izlazu". To može biti jak svrbež kože ili vrtoglavica, bolovi u zglobovima i mišićima. U najtežim slučajevima dolazi do paralize, gubitka svijesti, a potom i smrti.

Da biste otišli u dubinu bez ikakvih poteškoća povezanih s ekstremnim pritiskom, možete koristiti svemirska odijela za teške uvjete. To su iznimno složeni sustavi koji mogu izdržati uranjanje stotinama metara i održavati ugodan tlak od 1 atm unutra. Istina, vrlo su skupi: primjerice, cijena nedavno predstavljenog svemirskog odijela kanadske tvrtke Nuytco Research Ltd. EXOSUIT je oko milijun dolara.

Problem je u tome što količina plina otopljenog u tekućini izravno ovisi o tlaku iznad nje. To vrijedi i za zrak koji sadrži oko 21% kisika i 78% dušika (ostale plinove - ugljikov dioksid, neon, helij, metan, vodik itd. - možemo zanemariti: njihov sadržaj ne prelazi 1%). Ako se kisik brzo apsorbira, tada dušik jednostavno zasićuje krv i druga tkiva: s povećanjem tlaka za 1 atm, dodatna 1 litra dušika se otapa u tijelu.

S brzim smanjenjem tlaka, višak plina počinje se brzo oslobađati, ponekad se pjeni, poput otvorene boce šampanjca. Nastali mjehurići mogu fizički deformirati tkiva, blokirati krvne žile i lišiti ih opskrbe krvlju, što dovodi do raznih i često teških simptoma. Na sreću, fiziolozi su vrlo brzo shvatili ovaj mehanizam, pa se već 1890-ih dekompresijska bolest mogla spriječiti postupnim i pažljivim smanjenjem tlaka na normalu - tako da dušik postupno napušta tijelo, a krv i druge tekućine ne "vrije ”.

Početkom dvadesetog stoljeća engleski istraživač John Haldane sastavio je detaljne tablice s preporukama o optimalnim načinima spuštanja i izrona, kompresije i dekompresije. Kroz pokuse sa životinjama, a potom i s ljudima - uključujući sebe i svoje voljene - Haldane je otkrio da je najveća sigurna dubina bez potrebe za dekompresijom oko 10 m, a čak i manje za dugo ronjenje. Vraćanje iz dubine treba činiti postupno i polako kako bi se dušik oslobodio, ali bolje je spustiti se prilično brzo, smanjujući vrijeme ulaska viška plina u tjelesna tkiva. Ljudima su otkrivene nove granice dubine.

Dublje od 40 m

Helij Borba protiv dubine je poput utrke u naoružanju. Nakon što su pronašli način da prevladaju sljedeću prepreku, ljudi su napravili još nekoliko koraka - i naišli na novu prepreku. Tako se nakon dekompresijske bolesti pojavila pošast koju ronioci gotovo s ljubavlju nazivaju "dušikovom vjevericom". Činjenica je da u hiperbaričnim uvjetima ovaj inertni plin počinje djelovati ništa gore od jakog alkohola. U 1940-ima, opojni učinak dušika proučavao je još jedan John Haldane, sin "onog". Opasni pokusi njegova oca nisu mu nimalo smetali, te je nastavio s teškim pokusima na sebi i svojim kolegama. "Jedan od naših subjekata pretrpio je rupturu pluća", napisao je znanstvenik u časopisu, "ali sada se oporavlja."

Unatoč svim istraživanjima, mehanizam intoksikacije dušikom nije do detalja utvrđen – međutim, isto se može reći i za učinak običnog alkohola. Oba ometaju normalan prijenos signala na sinapsama živčanih stanica, a možda čak i mijenjaju propusnost staničnih membrana, pretvarajući procese ionske izmjene na površinama neurona u potpuni kaos. Izvana se oboje manifestiraju na sličan način. Ronilac koji je "ulovio dušičnu vjevericu" gubi kontrolu nad sobom. Može paničariti i prerezati crijeva ili, obrnuto, zanijeti se pričanjem viceva jatu veselih morskih pasa.

Drugi inertni plinovi također imaju narkotičko djelovanje, a što su njihove molekule teže, to je manji pritisak potreban da bi se taj učinak očitovao. Na primjer, ksenon anestezira u normalnim uvjetima, ali lakši argon anestetizira samo pod nekoliko atmosfera. Međutim, ove manifestacije su duboko individualne, a neki ljudi tijekom ronjenja osjete intoksikaciju dušikom mnogo ranije od drugih.

Možete se riješiti anestetičkog učinka dušika smanjenjem njegovog unosa u tijelo. Tako djeluju smjese za disanje s nitroxom koje sadrže povećan (ponekad i do 36%) udio kisika i, sukladno tome, smanjenu količinu dušika. Bilo bi još primamljivije prijeći na čisti kisik. Uostalom, to bi omogućilo učetverostručenje volumena dišnih cilindara ili učetverostručenje vremena rada s njima. Međutim, kisik je aktivni element, a kod dugotrajnog udisanja je toksičan, osobito pod pritiskom.

Čisti kisik uzrokuje intoksikaciju i euforiju te dovodi do oštećenja membrane u stanicama dišnog trakta. Istodobno, nedostatak slobodnog (reduciranog) hemoglobina otežava uklanjanje ugljičnog dioksida, dovodi do hiperkapnije i metaboličke acidoze, izazivajući fiziološke reakcije hipoksije. Osoba se guši, unatoč činjenici da njegovo tijelo ima dovoljno kisika. Kao što je utvrdio isti Haldane Jr., čak i pri tlaku od 7 atm, čisti kisik možete udisati ne dulje od nekoliko minuta, nakon čega počinju poremećaji disanja, konvulzije - sve ono što se u ronilačkom žargonu naziva kratkom riječi "blackout" .

Tekuće disanje

Još uvijek polufantastičan pristup osvajanju dubine je korištenje tvari koje mogu preuzeti isporuku plinova umjesto zraka - primjerice, nadomjestak za krvnu plazmu perftoran. U teoriji, pluća se mogu napuniti ovom plavičastom tekućinom i, zasitivši je kisikom, pumpati je kroz pumpe, omogućujući disanje bez ikakve plinske mješavine. Međutim, ova metoda ostaje duboko eksperimentalna, mnogi je stručnjaci smatraju slijepom ulicom, a, na primjer, u SAD-u je uporaba perftorana službeno zabranjena.

Stoga se parcijalni tlak kisika pri disanju na dubini održava čak nižim od uobičajenog, a dušik se zamjenjuje sigurnim i neeuforičnim plinom. Lagani vodik bio bi prikladniji od ostalih, da nije njegove eksplozivnosti kada se pomiješa s kisikom. Zbog toga se vodik rijetko koristi, a drugi najlakši plin, helij, postao je uobičajena zamjena za dušik u smjesi. Na njegovoj osnovi proizvode se smjese za disanje kisik-helij ili kisik-helij-dušik - helioksi i trimiksi.

Dublje od 80 m

Složene smjese Ovdje vrijedi reći da kompresija i dekompresija pri tlaku od desetaka i stotina atmosfera traje dugo. Toliko da čini rad industrijskih ronilaca - na primjer, kada servisiraju naftne platforme na moru - neučinkovitim. Vrijeme provedeno na dubini postaje znatno kraće od dugih spuštanja i izrona. Već pola sata na 60 m rezultira više od sat vremena dekompresije. Nakon pola sata na 160 m, trebat će više od 25 sati za povratak - a ipak ronioci moraju ići niže.

Stoga se već nekoliko desetljeća u te svrhe koriste dubokomorske tlačne komore. Ljudi ponekad žive u njima cijelim tjednima, radeći u smjenama i radeći izlete van kroz odjeljak zračne komore: tlak respiratorne smjese u "staništu" održava se jednak tlaku vodenog okoliša oko njega. I iako dekompresija pri izronu od 100 m traje oko četiri dana, a od 300 m - više od tjedan dana, pristojno razdoblje rada na dubini čini ove gubitke vremena potpuno opravdanim.

Od sredine dvadesetog stoljeća razvijene su metode za produljeno izlaganje okruženjima visokog tlaka. Veliki hiperbarični kompleksi omogućili su stvaranje potrebnog tlaka u laboratorijskim uvjetima, a hrabri ispitivači tog vremena postavljali su jedan rekord za drugim, postupno se krećući prema moru. Godine 1962. Robert Stenuis proveo je 26 sati na dubini od 61 m, postavši prvi akvanaut, a tri godine kasnije, šest Francuza, koji su disali trimix, živjeli su na dubini od 100 m gotovo tri tjedna.

Ovdje su se počeli javljati novi problemi povezani s dugim boravkom ljudi u izolaciji i u iscrpljujuće neudobnom okruženju. Zbog visoke toplinske vodljivosti helija, ronioci gube toplinu sa svakim izdahom plinske smjese, au svom "kući" moraju održavati stalno vruću atmosferu - oko 30 ° C, a voda stvara visoku vlažnost. Osim toga, niska gustoća helija mijenja boju glasa, ozbiljno komplicirajući komunikaciju. Ali čak ni sve te poteškoće zajedno ne bi ograničile naše avanture u hiperbaričnom svijetu. Postoje važnija ograničenja.

Ispod 600 m

Ograničiti U laboratorijskim eksperimentima, pojedinačni neuroni koji rastu "in vitro" ne podnose dobro ekstremno visok pritisak, pokazujući nestalnu hiperekscitabilnost. Čini se da to značajno mijenja svojstva lipida stanične membrane, tako da se tim učincima ne može oduprijeti. Rezultat se također može vidjeti u ljudskom živčanom sustavu pod ogromnim pritiskom. Počinje se "isključivati" s vremena na vrijeme, pada u kratka razdoblja sna ili stupora. Opažanje postaje otežano, tijelo obuzima drhtavica, počinje panika: razvija se živčani sindrom visokog tlaka (HBP), uzrokovan samom fiziologijom neurona.

Osim pluća, u tijelu postoje i druge šupljine koje sadrže zrak. Ali s okolinom komuniciraju vrlo tankim kanalima i tlak se u njima ne izjednačava trenutno. Na primjer, šupljine srednjeg uha povezane su s nazofarinksom samo uskom Eustahijevom cijevi, koja je također često začepljena sluzi. Nepogodnosti s tim povezane poznate su mnogim putnicima u zrakoplovu koji moraju čvrsto zatvoriti nos i usta i oštro izdahnuti, izjednačavajući pritisak uha i vanjske okoline. Ronioci također koriste ovu vrstu "puhanja", a kada im curi nos nastoje uopće ne roniti.

Dodavanje malih (do 9%) količina dušika u smjesu kisika i helija omogućuje da se ti učinci donekle oslabe. Stoga rekordni zaroni na helioxu dosežu 200-250 m, a na trimixu koji sadrži dušik - oko 450 m na otvorenom moru i 600 m u kompresijskoj komori. Francuski akvanauti postali su - i ostali - zakonodavci na ovim prostorima. Izmjenični zrak, složene mješavine za disanje, lukavi načini ronjenja i dekompresije još 1970-ih omogućili su roniocima da prevladaju granicu dubine od 700 m, a tvrtka COMEX, koju su stvorili studenti Jacquesa Cousteaua, postala je svjetskim liderom u ronilačkom održavanju naftnih platformi na moru. Detalji ovih operacija ostaju vojna i komercijalna tajna, pa istraživači iz drugih zemalja pokušavaju sustići Francuze, krećući se svojim putevima.

Pokušavajući ići dublje, sovjetski fiziolozi proučavali su mogućnost zamjene helija težim plinovima, poput neona. Eksperimenti za simulaciju ronjenja do 400 m u atmosferi kisik-neon provedeni su u hiperbaričnom kompleksu Moskovskog instituta za medicinske i biološke probleme (IMBP) Ruske akademije znanosti iu tajnom "podvodnom" istraživačkom institutu-40 Ministarstva obrane, kao iu Istraživačkom institutu za oceanologiju naz. Širšova. Međutim, težina neona pokazala je svoju lošu stranu.

Može se izračunati da je već pri tlaku od 35 atm gustoća smjese kisika i neona jednaka gustoći smjese kisika i helija pri približno 150 atm. I onda - više: naši dišni putevi jednostavno nisu prikladni za "pumpanje" tako gustog okoliša. Ispitivači IBMP-a izvijestili su da kada pluća i bronhi rade s tako gustom smjesom, javlja se čudan i težak osjećaj, "kao da ne dišete, već pijete zrak." Dok su budni, iskusni se ronioci još uvijek mogu nositi s tim, ali tijekom razdoblja sna - a nemoguće je dosegnuti takvu dubinu bez provođenja dugih dana u spuštanju i uspinjanju - neprestano ih budi paničan osjećaj gušenja. I premda su vojni akvanauti iz NII-40 uspjeli dosegnuti letvicu od 450 metara i primiti zaslužene medalje Heroja Sovjetskog Saveza, to nije bitno riješilo problem.

Možda se još postavljaju novi rekordi u ronjenju, ali očito smo dosegli konačnu granicu. Nepodnošljiva gustoća respiratorne smjese, s jedne strane, i živčani sindrom visokog tlaka, s druge strane, očito su postavili konačnu granicu ljudskom putovanju pod ekstremnim pritiskom.

Istraživanje oceana.

21. Iz povijesti osvajanja morskih dubina.

© Vladimir Kalanov,
"Znanje je moć".

Nemoguće je proučavati Svjetski ocean bez ronjenja u njegove dubine. Proučavanje površine oceana, njihove veličine i konfiguracije, površinskih struja, otoka i tjesnaca traje već stoljećima i oduvijek je bilo izuzetno težak i opasan zadatak. Proučavanje oceanskih dubina ne predstavlja manje poteškoće, a neke poteškoće ostaju nepremostive do danas.

Čovjek, koji je prvi put zaronio pod vodu u davna vremena, naravno, nije slijedio cilj proučavanja morskih dubina. Zacijelo su njegovi zadaci tada bili čisto praktični, ili, kako se sada kaže, pragmatični, na primjer: izvući spužvu ili školjku s morskog dna za hranu.

A kada su se u školjkama našle prekrasne kuglice bisera, ronilac ih je donio u svoju kolibu i dao ih svojoj ženi kao ukras ili ih uzeo za sebe za istu svrhu. Samo ljudi koji su živjeli na obalama toplih mora mogli su uroniti u vodu i postati ronioci. Nisu riskirali da se pod vodom prehlade ili dobiju grčeve mišića.

Drevni ronilac, uzevši nož i mrežu za prikupljanje plijena, stegnuo je kamen između nogu i bacio se u ponor. Ovu pretpostavku je vrlo lako izvesti, jer lovci na bisere u Crvenom i Arapskom moru, ili profesionalni ronioci iz indijanskog plemena Parawa to još uvijek rade. Ne poznaju ni opremu za ronjenje ni maske. Sva njihova oprema ostala je potpuno ista kakva je bila prije stotinu ili tisuću godina.

Ali ronilac nije ronilac. Ronilac pod vodom koristi samo ono što mu je priroda dala, a ronilac koristi posebne sprave i opremu kako bi dublje zaronio u vodu i u njoj se duže zadržao. Ronilac, čak i dobro obučen, ne može ostati pod vodom duže od jedne i pol minute. Najveća dubina na koju može zaroniti ne prelazi 25-30 metara. Samo rijetki rekorderi mogu zadržati dah 3-4 minute i zaroniti nešto dublje.

Ako koristite tako jednostavan uređaj kao što je cijev za disanje, možete ostati pod vodom dosta dugo. Ali koja je svrha toga ako dubina uranjanja ne može biti veća od jednog metra? Činjenica je da je na većim dubinama teško udisati kroz cjevčicu: potrebna je veća snaga prsnih mišića da bi se savladao pritisak daha koji djeluje na ljudsko tijelo, dok su pluća pod normalnim atmosferskim tlakom.

Već u davnim vremenima pokušavalo se koristiti primitivne uređaje za disanje na malim dubinama. Na primjer, uz pomoć utega na dno se spuštala neka vrsta zvonaste posude okrenute naopako, a ronilac je mogao koristiti dovod zraka u toj posudi. Ali bilo je moguće disati u takvom zvonu samo nekoliko minuta, jer je zrak brzo bio zasićen izdahnutim ugljičnim dioksidom i postao neprikladan za disanje.

Kako je čovjek počeo istraživati ​​ocean, pojavili su se problemi s izumom i proizvodnjom potrebnih uređaja za ronjenje ne samo za disanje, već i za vid u vodi. Osoba s normalnim vidom, otvarajući oči u vodi, vidi okolne predmete vrlo slabo, kao u magli. To se objašnjava činjenicom da je indeks loma vode gotovo jednak indeksu loma samog oka. Stoga leća ne može fokusirati sliku na mrežnicu, a fokus slike je daleko iza mrežnice. Pokazalo se da osoba u vodi postaje izuzetno dalekovidna - do plus 20 dioptrije i više. Osim toga, izravan kontakt s morskom, pa čak i slatkom vodom uzrokuje iritaciju i bol u očima.

Čak i prije izuma podvodnih naočala i maski sa staklom, ronioci prošlih stoljeća učvrstili su ploče ispred očiju, zalijepivši ih komadom tkanine natopljenom smolom. Ploče su bile izrađene od najtanjih poliranih dijelova roga i imale su određenu prozirnost. Bez takvih uređaja bilo je nemoguće izvesti mnoge radove pri izgradnji luka, produbljivanju luka, pronalaženju i podizanju potopljenih brodova, tereta i sl.

U Rusiji, u doba Petra I, kada je zemlja stigla do morske obale, ronjenje je steklo praktičnu važnost.

Rusija je oduvijek bila poznata po svojim obrtnicima, čiji je generalizirani portret stvorio pisac Ershov na liku Leftyja koji je potkovao englesku buhu. Jedan od tih majstora ušao je u povijest tehnike pod Petrom I. Bio je to Efim Nikonov, seljak iz sela Pokrovskoye u blizini Moskve, koji je 1719. izradio drvenu podmornicu ("skrivenu posudu"), a također je predložio dizajn kožno ronilačko odijelo s cijevi za zrak, koje se nosilo na glavi i imalo prozore za oči. Ali nije uspio dovesti dizajn ronilačkog odijela u potrebno radno stanje, jer njegov "skriveni brod" nije izdržao test i potonuo je u jezero, zbog čega su E. Nikonovu uskraćena sredstva. Izumitelj, naravno, nije mogao znati da u svom ronilačkom odijelu s bačvom zraka na glavi, osoba u svakom slučaju neće moći izdržati više od 2-3 minute.

Problem disanja pod vodom s dovodom svježeg zraka do ronioca nije se mogao riješiti nekoliko stoljeća. U srednjem vijeku, a ni kasnije, izumitelji nisu imali pojma o fiziologiji disanja i izmjeni plinova u plućima. Evo jednog primjera koji graniči s znatiželjom. Godine 1774. francuski izumitelj Fremins predložio je dizajn za rad pod vodom, koji se sastojao od kacige povezane bakrenim cijevima s malim spremnikom zraka. Izumitelj je smatrao da je razlika između udahnutog i izdahnutog zraka samo razlika u temperaturi. Nadao se da će se izdahnuti zrak, prolazeći ispod vode kroz cijevi, ohladiti i ponovno postati sposoban za disanje. A kada se tijekom testiranja ovog uređaja ronilac nakon dvije minute počeo gušiti, izumitelj je bio strahovito iznenađen.

Kada je postalo jasno da je za rad pod vodom potreban kontinuirani dovod svježeg zraka, počelo se razmišljati o načinima njegovog dovoda. Isprva su za tu svrhu pokušali koristiti mijehove poput kovačkih. Ali ova metoda nije uspjela dovesti zrak do dubine veće od jednog metra - mijeh nije stvorio potreban pritisak.

Tek početkom 19. stoljeća izumljena je tlačna zračna pumpa koja je roniocu opskrbljivala zrakom do značajne dubine.

Stoljeće se zračna pumpa pokretala ručno, a zatim su se pojavile mehaničke pumpe.

Prva ronilačka odijela imala su s donje strane otvorene kacige u koje se kroz crijevo upumpavao zrak. Izdahnuti zrak izlazio je kroz otvoreni rub kacige. Ronilac u takvom odijelu, da tako kažem, mogao je raditi samo u okomitom položaju, jer je čak i blagi nagib podmorničara doveo do punjenja kacige vodom. Izumitelji ovih prvih ronilačkih odijela bili su, neovisno jedan o drugom, Englez A. Siebe (1819.) i mehaničar iz Kronstadta Gausen (1829.). Ubrzo su počela proizvoditi poboljšana ronilačka odijela, kod kojih je kaciga bila hermetički spojena s jaknom, a izdahnuti zrak ispuštao se iz kacige posebnim ventilom.

No poboljšana verzija ronilačkog odijela nije roniocu pružala potpunu slobodu kretanja. Teško crijevo za zrak ometalo je rad i ograničavalo raspon kretanja. Iako je ovo crijevo bilo vitalno za podmorničara, često je bilo uzrok njegove smrti. To se dogodilo kada je crijevo prikliješteno nekim teškim predmetom ili oštećeno curenjem zraka.

Zadatak razvoja i proizvodnje ronilačke opreme u kojoj podmorničar ne bi bio ovisan o dovodu zraka iz vanjskog izvora i bio bi potpuno slobodan u svojim kretnjama nametnuo se sasvim jasno i nužno.

Mnogi su izumitelji prihvatili izazov dizajniranja takve autonomne opreme. Od proizvodnje prvih ronilačkih odijela prošlo je više od sto godina, a tek sredinom 20. stoljeća pojavio se uređaj koji je postao poznat kao ronjenje. Glavni dio ronilačke opreme je aparat za disanje, koji su izumili slavni francuski istraživač oceanskih dubina, kasnije svjetski poznati znanstvenik Jacques-Yves Cousteau i njegov kolega Emile Gagnan. U jeku Drugog svjetskog rata, 1943. godine, Jacques-Yves Cousteau i njegovi prijatelji Philippe Taillet i Frederic Dumas prvi su testirali novi uređaj za uranjanje u vodu. Scuba (od latinskog aqua - voda i engleskog lung - pluća) je ruksak koji se sastoji od boca sa stlačenim zrakom i aparata za disanje. Ispitivanja su pokazala da uređaj radi ispravno, ronilac lako, bez napora udiše čisti, svježi zrak iz čeličnog cilindra. Ronilac slobodno roni i izranja, bez osjećaja neugodnosti.

Tijekom rada, oprema za ronjenje je strukturno modificirana, ali općenito je njegova struktura ostala nepromijenjena. Međutim, nikakve promjene u dizajnu neće omogućiti boci za duboko ronjenje. Ronilac, poput ronioca u mekom ronilačkom odijelu koji prima zrak kroz crijevo, ne može prijeći barijeru dubine od sto metara bez opasnosti za život. Glavna prepreka ovdje ostaje problem disanja.

Zrak koji udišu svi ljudi na površini Zemlje, kada ronilac zaroni na 40-60 metara, izaziva trovanje slično opijanju alkoholom. Dostigavši ​​zadanu dubinu, podmorničar iznenada gubi kontrolu nad svojim postupcima, što često završava tragično. Utvrđeno je da je glavni razlog takve "duboke intoksikacije" djelovanje dušika pod visokim pritiskom na živčani sustav. Dušik u bocama za ronjenje zamijenjen je inertnim helijem i prestalo je dolaziti do “duboke intoksikacije”, no pojavio se još jedan problem. Ljudsko tijelo vrlo je osjetljivo na postotak kisika u udahnutoj smjesi. Pri normalnom atmosferskom tlaku zrak koji čovjek udiše trebao bi sadržavati oko 21 posto kisika. S takvim sadržajem kisika u zraku čovjek je prošao cijeli dugi put svoje evolucije. Ako se pri normalnom tlaku sadržaj kisika smanji na 16 posto, tada dolazi do gladovanja kisikom, što uzrokuje nagli gubitak svijesti. Za osobu pod vodom, ova situacija je posebno opasna. Povećanje udjela kisika u udahnutoj smjesi može uzrokovati trovanje, što dovodi do plućnog edema i upale. Kako se tlak povećava, povećava se rizik od trovanja kisikom. Prema proračunima, na dubini od 100 metara udahnuta smjesa trebala bi sadržavati samo 2-6 posto kisika, a na dubini od 200 m - ne više od 1-3 posto. Stoga aparati za disanje moraju osigurati da se sastav udahnute smjese mijenja kako podmorničar zaranja u dubinu. Medicinska potpora za dubinsko ronjenje osobe u mekom odijelu od iznimne je važnosti.

S jedne strane, trovanje kisikom, as druge strane, gušenje zbog nedostatka istog kisika, neprestano prijeti osobi koja se spušta u dubinu. Ali ovo nije dovoljno. Svi sada znaju za tzv dekompresijska bolest. Prisjetimo se što je to. Pri visokom tlaku, plinovi koji čine smjesu za disanje otapaju se u krvi ronioca. Većina zraka koji ronilac udiše je dušik. Njegova važnost za disanje je u tome što razrjeđuje kisik. S brzim padom tlaka, kada se ronilac podigne na površinu, višak dušika nema vremena za uklanjanje kroz pluća, au krvi se stvaraju mjehurići dušika, a krv kao da ključa. Mjehurići dušika začepljuju male krvne žile, uzrokujući slabost, vrtoglavicu, a ponekad i gubitak svijesti. To su manifestacije dekompresijske bolesti (embolije). Kada mjehurići dušika (ili drugog plina koji čini dišnu smjesu) uđu u velike krvne žile srca ili mozga, zaustavlja se protok krvi u tim organima, odnosno nastupa smrt.

Kako bi se spriječila dekompresijska bolest, ronilac mora izranjati polako, sa zastancima, kako bi došlo do tzv. dekompresije tijela, odnosno kako bi višak otopljenog plina imao vremena postupno napustiti krv kroz pluća. Ovisno o dubini ronjenja izračunava se vrijeme izrona i broj zaustavljanja. Ako ronilac provede nekoliko minuta na velikim dubinama, tada se vrijeme njegovog spuštanja i izrona računa u nekoliko sati.

Ovo što je rečeno još jednom potvrđuje jednostavnu istinu da čovjek ne može živjeti u vodenom elementu, koji je nekada iznjedrio njegove daleke pretke, i nikada neće napustiti zemaljski svod.

Ali da bi razumjeli svijet, uključujući i proučavanje oceana, ljudi uporno nastoje ovladati dubinom oceana. Ljudi su izvodili duboka ronjenja u mekim ronilačkim odijelima, čak i bez opreme kao što je ronilačka oprema.

Prvi se na rekordnu dubinu od 135 metara spustio američki Mac Nol 1937. godine, a dvije godine kasnije sovjetski ronioci L. Kobzar i P. Vygularny, udišući mješavinu helija, dosegli su dubinu od 157 metara. Nakon toga trebalo je deset godina da dosegne granicu od 200 metara. Još dva sovjetska ronioca, B. Ivanov i I. Vyskrebentsev, spustila su se na ovu dubinu 1949. godine.

Godine 1958. za ronjenje se zainteresirao znanstvenik čija je specijalnost bila daleko od podvodnog ronjenja. Bio je to mladi, tada 26-godišnji matematičar koji je već imao titulu profesora na Sveučilištu u Zürichu, Hans Keller. Djelujući u tajnosti od drugih stručnjaka, dizajnirao je opremu, izračunao sastav plinskih smjesa i vremena dekompresije i započeo obuku. Godinu dana kasnije, pomoću uređaja u obliku ronilačkog zvona, potonuo je na dno Ciriškog jezera na dubinu od 120 metara. G. Keller postigao je rekordno kratka vremena dekompresije. Kako je to postigao bila je njegova tajna. Sanjao je svjetski rekord u dubini ronjenja.

Za rad G. Kellera zainteresirala se američka mornarica, a sljedeći zaron zakazan je za 4. prosinca 1962. u Kalifornijskom zaljevu. Planirano je da se G. Keller i engleski novinar Peter Small spuste s američkog broda “Eureka” posebno izrađenim podvodnim dizalom na dubinu od 300 metara, gdje bi podigli švicarsku i američku državnu zastavu. S broda Eureka zaron je praćen televizijskim kamerama. Ubrzo nakon što se dizalo spustilo, na ekranu se pojavila samo jedna osoba. Postalo je jasno da se dogodilo nešto neočekivano. Naknadno je utvrđeno da je došlo do curenja u podvodnom dizalu te su oba akvanauta izgubila svijest. Kad je dizalo podignuto na brod, G. Keller je ubrzo došao k sebi, a P. Small je već bio mrtav prije nego što je dizalo podignuto. Osim njega, smrtno je stradao još jedan ronilac iz grupe podrške, student K. Whittaker. Potraga za njegovim tijelom bila je uzaludna. To su tužni rezultati kršenja pravila sigurnosti ronjenja.

Usput, G. Keller je tada uzalud ganjao rekord: već 1956. tri sovjetska ronioca - D. Limbens, V. Šalajev i V. Kuročkin - posjetili su dubinu od tri stotine metara.

Sljedećih godina najdublji zaroni bili su do 600 metara! izveli su ronioci francuske tvrtke Comex, koja se bavi tehničkim poslovima u naftnoj industriji na oceanskom pojasu.

Ronilac u mekom odijelu i s najnaprednijom ronilačkom opremom može ostati na takvoj dubini za nekoliko minuta. Ne znamo koji su hitni poslovi, koji su razlozi natjerali čelnike spomenute francuske tvrtke da riskiraju živote ronilaca, šaljući ih na ekstremne dubine. Sumnjamo, međutim, da je razlog ovdje najtrivijalniji - ista nezainteresirana ljubav prema novcu, prema profitu.

Vjerojatno već dubina od 600 metara prelazi fiziološku granicu ronjenja za osobu u mekom ronilačkom odijelu. Teško da je potrebno dodatno testirati mogućnosti ljudskog tijela, one nisu neograničene. Osim toga, osoba je već bila na dubini koja znatno premašuje liniju od 600 metara, iako ne u ronilačkom odijelu, već u uređajima izoliranim od vanjskog okruženja. Istraživačima je odavno postalo jasno da se osoba može spustiti na velike dubine bez opasnosti po život samo u jakim metalnim komorama, gdje tlak zraka odgovara normalnom atmosferskom tlaku. To znači da je prije svega potrebno osigurati čvrstoću i nepropusnost takvih komora te stvoriti dovod zraka s mogućnošću uklanjanja ispušnog zraka ili njegove regeneracije. U konačnici, takvi uređaji su izumljeni, a istraživači su se u njih spuštali do velikih dubina, sve do krajnjih dubina Svjetskog oceana. Ovi uređaji se nazivaju batisfere i batiskafe. Prije nego što se upoznamo s ovim uređajima, molimo čitatelje za strpljenje i pročitaju našu kratku povijest ovog problema na sljedećoj stranici web stranice Znanje je moć.

© Vladimir Kalanov,
"Znanje je moć"

>>Tlak na dnu mora i oceana. Istraživanje dubokog mora

Dostavili čitatelji s internetskih stranica

Kalendarsko-tematsko planiranje fizike, testovi za preuzimanje, zadaća za učenika 7. razreda, predmeti za nastavnika fizike 7. razreda

Sadržaj lekcije bilješke lekcije prateći okvir lekcija prezentacija metode ubrzanja interaktivne tehnologije Praksa zadaci i vježbe radionice za samotestiranje, treninzi, slučajevi, potrage domaća zadaća pitanja za raspravu retorička pitanja učenika Ilustracije audio, video isječci i multimedija fotografije, slike, grafike, tablice, dijagrami, humor, anegdote, vicevi, stripovi, parabole, izreke, križaljke, citati Dodaci sažetakačlanci trikovi za znatiželjne jaslice udžbenici osnovni i dodatni rječnik pojmova ostalo Poboljšanje udžbenika i nastaveispravljanje grešaka u udžbeniku ažuriranje ulomka u udžbeniku, elementi inovacije u nastavi, zamjena zastarjelih znanja novima Samo za učitelje savršene lekcije kalendarski plan za godinu, metodološke preporuke, program rasprave Integrirane lekcije

Pozdrav dragi čitatelji! U ovom će postu glavna tema biti istraživanje svjetskih oceana. Ocean je vrlo lijep i primamljiv, dom je mnogim različitim vrstama riba i više, ocean također pomaže našoj Zemlji u proizvodnji kisika i igra važnu ulogu u njezinoj klimi. Ali ljudi su ga, relativno nedavno, počeli detaljno proučavati i bili su iznenađeni rezultatima... Pročitajte više o ovome...

je znanost koja je povezana s proučavanjem. Također nam pomaže da značajno produbimo svoje znanje o prirodnim silama, uključujući izgradnju planina, potrese i vulkanske erupcije.

Prvi istraživači vjerovali su da je ocean prepreka za dosezanje dalekih zemalja. Malo ih je zanimalo što se nalazi u dubinama oceana, unatoč činjenici da svjetski oceani zauzimaju više od 70% Zemljine površine.

Zbog toga je još prije 150 godina prevladavala ideja da je oceansko dno ogromna ravnica bez ikakvih reljefnih elemenata.

Znanstveno istraživanje oceana počelo je u 20. stoljeću. Godine 1872.-1876 Prvo ozbiljnije putovanje u znanstvene svrhe obavljeno je na britanskom brodu Challenger koji je imao posebnu opremu, a posadu su činili znanstvenici i mornari.

Na mnoge su načine rezultati ove oceanografske ekspedicije obogatili ljudsko znanje o oceanima i njihovoj flori i fauni.

U dubinama oceana.

Na Challengeru, za mjerenje oceanskih dubina, postojale su posebne linije, koje su se sastojale od olovnih kuglica težine 91 kg, te su kuglice bile pričvršćene na uže od konoplje.

Spuštanje takvog konopa na dno dubokomorskog rova ​​znalo je trajati nekoliko sati, a povrh toga ova metoda često nije davala potrebnu točnost za mjerenje velikih dubina.

Dvadesetih godina prošlog stoljeća pojavili su se ehosonderi. To je omogućilo određivanje dubine oceana u samo nekoliko sekundi na temelju vremena proteklog između slanja zvučnog pulsa i prijema signala reflektiranog od dna.

Plovila, koja su bila opremljena ehosonderima, mjerila su dubinu duž rute i dobivala profil oceanskog dna. Najnoviji sustav dubinskog sondiranja, Gloria, instaliran je na brodovima od 1987. godine. Ovaj je sustav omogućio skeniranje oceanskog dna u trakama širine 60 m.

Prethodno korištene za mjerenje dubina oceana, ponderirane linije za mjerenje često su bile opremljene malim cijevima za tlo za uzimanje uzoraka tla s dna oceana. Moderni uzorkivači su teški i veliki, a mogu zaroniti do dubine do 50 m u sedimentima mekog dna.

Glavna otkrića.

Nakon Drugog svjetskog rata započela su intenzivna istraživanja oceana. Otkrića iz 1950-ih i 1960-ih povezana sa stijenama oceanske kore revolucionirala su geoznanost.

Ta su otkrića dokazala činjenicu da su oceani relativno mladi, a potvrdila su i da se kretanje litosfernih ploča koje su ih iznjedrile nastavlja i danas, polako mijenjajući izgled Zemlje.

Pomicanje litosfernih ploča uzrokuje vulkanske erupcije i potrese, a dovodi i do formiranja planina. Proučavanje oceanske kore se nastavlja.

Brod "Glomar Challenger" u razdoblju 1968. - 1983. god. bio na kružnoj plovidbi. Geolozima je pružio vrijedne informacije bušenjem rupa na dnu oceana.

Brod Resolution Ujedinjenog oceanografskog društva za dubinsko bušenje obavljao je ovaj zadatak 1980-ih. Ovo plovilo je moglo podvodno bušiti na dubinama do 8300 m.

Seizmička istraživanja također pružaju podatke o stijenama na dnu oceana: udarni valovi poslani s površine vode različito se reflektiraju od različitih slojeva stijena.

Kao rezultat toga, znanstvenici dobivaju vrlo vrijedne informacije o mogućim nalazištima nafte i strukturi stijena.

D Ostali automatski instrumenti koriste se za mjerenje trenutne brzine i temperature na različitim dubinama, kao i za uzimanje uzoraka vode.

Umjetni sateliti također igraju važnu ulogu: oni prate oceanske struje i temperature koje utječu .

Upravo zahvaljujući tome dobivamo vrlo važne informacije o klimatskim promjenama i globalnom zatopljenju.

Ronioci u obalnim vodama mogu bez problema zaroniti do dubine do 100 m. No, na veće dubine rone postupno povećavajući i popuštajući pritisak.

Ova se metoda ronjenja uspješno koristi za otkrivanje potonulih brodova i naftnih polja u moru.

Ova metoda daje mnogo veću fleksibilnost pri ronjenju od ronilačkog zvona ili teških ronilačkih odijela.

Podmornice.

Idealno sredstvo za istraživanje oceana su podmornice. Ali većina njih pripada vojsci. Iz tog su razloga znanstvenici stvorili svoje uređaje.

Prvi takvi uređaji pojavili su se 1930–1940. Američki poručnik Donald Walsh i švicarski znanstvenik Jacques Piccard 1960. godine postavili su svjetski rekord u ronjenju u najdubljem dijelu svijeta - u Marijanskoj brazdi Tihog oceana (Challenger Trench).

Na batiskafu "Trieste" spustili su se na dubinu od 10.917 m, au dubinama oceana otkrili su neobične ribe.

Ali možda su najdojmljiviji u novijoj prošlosti bili događaji povezani s malenim batiskafom "Alvin", uz pomoć kojeg je 1985. - 1986. Olupina Titanica proučavana je na dubini od oko 4000 m.

Zaključujemo: golemi svjetski ocean vrlo je malo proučavan i moramo ga sve dublje proučavati. I tko zna kakva nas otkrića čekaju u budućnosti... Velika je to misterija koja se postupno otvara pred čovječanstvom zahvaljujući istraživanju svjetskih oceana.