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海に飛び込む方法。深海探査

海に飛び込む方法。深海探査

地球上には、広大な宇宙よりも私たちがあまり知らない場所がたくさんあります。私たちは主に、征服できない水深について話しています。科学者らによると、科学はまだ実際に海底の神秘的な生命の研究を始めておらず、すべての研究は旅の始まりにあるという。

年々、新記録を樹立する深海潜水に挑戦する命知らずの者が増えています。提示された資料では、歴史に残る、道具なしで、スキューバ用具を使用して、バチスカーフの助けを借りて泳ぐことについて話したいと思います。

人類最深部への潜水

フランスのアスリート、ロイック・ルフェルムは長い間、フリーダイビングの記録を保持していました。 2002年には深海162メートルまでの潜水に成功した。多くのダイバーがこの指標を改善しようと試みましたが、深海の中で死亡しました。 2004 年、ルフェルム自身も自らの虚栄心の犠牲者になりました。ヴィルフランシュ・シュル・メールの海溝での水泳トレーニング中に、彼は171メートルまで潜水した。しかし、選手は水面に浮上することができなかった。

最新の深海ダイビングの記録は、オーストリアのフリーダイバー、ヘルベルト・ニッチュによって達成されました。彼は酸素ボンベなしでなんとか214メートルまで降下した。したがって、ロイク・ルフェルムの功績は過去のものとなった。

女性の深海ダイビングを記録

フランスのアスリート、オードリー・メストルは、女性の間でいくつかの記録を樹立しました。 1997 年 5 月 29 日、彼女は空気タンクなしで 1 回の息止めで 80 メートルも潜水しました。 1年後、オードリーは深さ115メートルの深海に潜り、自身の記録を破った。 2001年には、アスリートは130メートルも飛び込みました。女性の間で世界的な地位を誇るこの記録は、今日に至るまでオードリーに与えられています。

2002 年 10 月 12 日、メストレは人生最後の試みとして、装備なしでドミニカ共和国の海岸沖 171 メートルまで潜水しました。アスリートは酸素ボンベを使用せず、特別な負荷のみを使用しました。リフトはエアドームを使用して実行される予定でした。しかし、後者は満たされていないことが判明しました。深海潜水開始から8分後、オードリーさんの遺体はスキューバダイバーによって海面に引き上げられた。この選手の公式の死因は、水面に引き上げるための装置の問題であると指摘されている。

スキューバダイビングを記録する

さて、深海スキューバダイビングについて話しましょう。それらの中で最も重要なものは、フランスのダイバー、パスカル・ベルナベによって実行されました。 2005 年の夏、彼は深さ 330 メートルの海に潜ることに成功しました。当初は深さ320メートルを征服する予定でしたが。このような重要な記録は、小さな出来事の結果として達成されました。降下中にパスカルさんのロープが伸びたため、さらに深さ10メートルを泳ぐことができた。

ダイバーはなんとか水面に浮上することに成功した。登山は9時間にも及んだ。増加がこれほど遅い理由は、呼吸停止や血管損傷を引き起こす可能性がある発症リスクが高いためだ。この記録を樹立するために、パスカル・ベルナベは丸3年を継続的なトレーニングに費やす必要があったことは注目に値します。

潜水艇でのダイビングを記録する

1960 年 1 月 23 日、科学者のドナルドウォルシュとジャックピカールは、有人車両で海底への潜水記録を樹立しました。研究者らは小型潜水艦「トリエステ」に乗船し、深さ10,898メートルの海底に到達した。

有人潜水船での最深潜水は、設計者が 8 年もの歳月を費やしたディープシーチャレンジャー号の建造のおかげで達成されました。この小型潜水艦は、重さ 10 トン以上、壁厚 6.4 cm の流線形のカプセルで、運用前に潜水艦の圧力が 1160 気圧で数回テストされたことは注目に値します。海底の装置の壁に影響を与えると考えられていた圧力。

2012年、有名なアメリカの映画監督ジェームズ・キャメロンは、小型潜水艦ディープシー・チャレンジャー号を操縦し、トリエステの装置が打ち立てたこれまでの記録を破り、さらにはマリインスキー海溝に11km突入して記録を更新した。

私たちは水の惑星に住んでいますが、地球の海洋については一部の宇宙体ほどよく知りません。火星の表面の半分以上が約 20 m の解像度でマッピングされていますが、海底の 10 ～ 15% だけが少なくとも 100 m の解像度で調査されています。月には 12 人が滞在しており、3 人が月に滞在しています。マリアナ海溝の底まで行ったことがあるが、全員が頑丈なバチスカーフから鼻を突き出す勇気がなかった。

飛び込んでみましょう

世界の海洋の発展における主な困難は圧力です。深さ 10 メートルごとに圧力はさらに 1 気圧増加します。その数が数千メートル、数百気圧に達すると、すべてが変わります。液体の流れは異なり、気体は異常な動作をします...これらの条件に耐えることができる装置は依然として断片的な製品であり、最新の潜水艦でさえそのような圧力に耐えるように設計されていません。最新のプロジェクト 955 ボレイ原子力潜水艦の最大潜水深度はわずか 480 m です。

数百メートル潜るダイバーは、宇宙探検家に例えて敬意を込めてアクアノートと呼ばれます。しかし、海の深淵は、それ自体が真空の宇宙よりも危険です。何かが起こった場合、ISSで作業している乗組員は停泊中の船に移動し、数時間以内に地球の表面に到着します。このルートはダイバー立ち入り禁止です。深海から避難するには数週間かかる場合があります。そして、いかなる状況においてもこの期間を短縮することはできません。

ただし、深さへの別のルートがあります。より耐久性の高い船体を作る代わりに、生きたダイバーをそこに送り込むことができます。実験室の試験官が耐えた圧力の記録は、潜水艦の能力のほぼ 2 倍です。ここには驚くべきことは何もありません。すべての生物の細胞は同じ水で満たされており、圧力はあらゆる方向に自由に伝達されます。

セルは、潜水艦の頑丈な船体のように水柱に抵抗することはなく、外部の圧力を内部の圧力で補います。回虫やエビを含む「ブラックスモーカー」の住民が、何キロも深い海底で快適に過ごすのは当然のことです。一部の種類の細菌は、数千気圧にも十分耐えることができます。ここでは人間も例外ではありません。唯一の違いは、人間には空気が必要であるということです。

表面の下で

酸素葦で作られた呼吸管は、フェニモア・クーパーのモヒカン族に知られていました。現在、中空の植物の茎は、「解剖学的に形作られた」快適なマウスピースを備えたプラスチック製のチューブに置き換えられています。しかし、これによって効果が向上するわけではありません。物理法則と生物学の法則が干渉します。

すでに深さ1メートルでは、胸部の圧力は1.1気圧に上昇します - 空気自体に0.1気圧の水柱が追加されます。ここで呼吸するには肋間筋の顕著な努力が必要であり、これに対処できるのは訓練されたアスリートだけです。同時に、深さが最大4〜5メートルになると、その強さも長くは続かず、初心者は0.5メートルでも呼吸が困難になります。また、チューブが長いほど、より多くの空気が含まれます。肺の「作業用」一回換気量は平均 500 ml で、息を吐き出すたびに、排気の一部がチューブ内に残ります。呼吸するたびに酸素が減り、二酸化炭素が増えます。

新鮮な空気を送り込むには強制換気が必要です。圧力を高めてガスを送り出すことで、胸の筋肉の働きを和らげることができます。このアプローチは 1 世紀以上にわたって使用されてきました。手押しポンプは 17 世紀からダイバーの間で知られており、19 世紀半ばには橋の支柱の水中基礎を建てるイギリスの建設業者がすでに圧縮空気の雰囲気の中で長時間作業していました。作業には、高圧が維持される厚壁の開放底水中チャンバーが使用されました。つまりケーソンです。

深さ10mより深い

窒素ケーソン自体の作業中に問題は発生しませんでした。しかし、地上に戻ると、建設作業員はしばしば症状を発症し、フランスの生理学者ポールとヴァッテルは1854年に「出口での仕返し」であるOn ne paie qu'en sortantと表現した。皮膚の重度のかゆみ、めまい、関節や筋肉の痛みが起こる可能性があります。最も重度の場合は、麻痺が発症し、意識を失い、その後死亡します。

極度の圧力に伴う困難を伴うことなく深海に行くには、頑丈な宇宙服を使用できます。これらは、数百メートルの水没に耐え、内部を 1 気圧の快適な圧力に維持できる非常に複雑なシステムです。確かに、それらは非常に高価です。たとえば、カナダの会社 Nuytco Research Ltd から最近導入された宇宙服の価格は、 EXOSUITは約100万ドルです。

問題は、液体に溶けている気体の量がその上の圧力に直接依存することです。これは、約 21% の酸素と 78% の窒素を含む空気にも当てはまります (他のガス - 二酸化炭素、ネオン、ヘリウム、メタン、水素など - は無視できます。それらの含有量は 1% を超えません)。酸素がすぐに吸収されると、窒素は血液や他の組織を飽和させるだけです。圧力が 1 気圧上昇すると、さらに 1 リットルの窒素が体内に溶解します。

圧力が急激に低下すると、過剰なガスが急速に放出され始め、開いたシャンパンのボトルのように泡立つことがあります。発生した泡は組織を物理的に変形させ、血管を閉塞させ、血液供給を遮断し、さまざまな、そしてしばしば重篤な症状を引き起こす可能性があります。幸いなことに、生理学者はこのメカニズムを非常に早く発見し、すでに 1890 年代には、圧力を徐々に慎重に正常値まで下げることで減圧症を防ぐことができました。そうすることで、窒素が徐々に体から出ていき、血液やその他の体液が「沸騰」しなくなります。 ” 。

20 世紀初頭、英国の研究者ジョンハルデンは、下降と上昇、圧縮と減圧の最適なモードに関する推奨事項を記載した詳細な表を作成しました。動物を使った実験、そして彼自身と彼の愛する人たちを含む人間を使った実験を通じて、ホールデーン氏は、減圧を必要としない最大安全深度は約 10 メートルであり、長時間の潜水ではさらにそれ以下であることを発見しました。深層からの帰還は、窒素が放出される時間を確保するために徐々にゆっくりと行う必要がありますが、過剰なガスが体内組織に入る時間を短縮するために、かなり早く下降する方が良いです。深さの新たな限界が人々に明らかになりました。

40mより深い

ヘリウム深さとの戦いは軍拡競争のようなものです。次の障害を克服する方法を見つけた人々は、さらに数歩進み、新たな障害に遭遇しました。それで、減圧症の後、ダイバーが愛情を込めて「窒素リス」と呼んでいる災難が現れました。実際のところ、高圧条件下では、この不活性ガスは強いアルコールと同じように作用し始めます。 1940年代、窒素の酩酊作用は、「あの人」の息子であるもう一人のジョン・ホールデンによって研究されました。父親の危険な実験も彼は全く気にせず、自分自身と同僚に対して過酷な実験を続けた。「被験者の1人は肺破裂を患った」と科学者は日記に書いている、「しかし現在は回復している」。

多くの研究にもかかわらず、窒素中毒のメカニズムは詳細には確立されていませんが、通常のアルコールの影響についても同じことが言えます。どちらも神経細胞のシナプスでの正常な信号伝達を妨害し、おそらく細胞膜の透過性を変化させ、ニューロン表面のイオン交換プロセスを完全な混乱に変えます。外見的には、どちらも同様の方法で現れます。「窒素リスを捕まえた」ダイバーは、自分自身をコントロールできなくなります。パニックになってホースを切ったり、逆に調子に乗って陽気なサメの群れにジョークを言ったりするかもしれない。

他の不活性ガスにも麻薬効果があり、分子が重ければ重いほど、この効果が発現するのに必要な圧力は低くなります。たとえば、キセノンは通常の条件下で麻酔しますが、軽いアルゴンは数気圧下でのみ麻酔します。ただし、これらの症状は非常に個人差があり、ダイビング中に他の人よりもはるかに早く窒素中毒を感じる人もいます。

窒素の体内への摂取量を減らすことで、窒素の麻酔効果を取り除くことができます。これがナイトロックス呼吸混合物の仕組みであり、酸素の割合が増加し（場合によっては最大 36%）、それに応じて窒素の量が減少します。純粋な酸素に切り替えることはさらに魅力的でしょう。結局のところ、これにより、呼吸シリンダーの容積を 4 倍にするか、その作業時間を 4 倍にすることが可能になります。しかし、酸素は活性元素であり、長時間吸入すると、特に圧力下では有毒です。

純粋な酸素は中毒や多幸感を引き起こし、気道の細胞の膜損傷を引き起こします。同時に、遊離（還元）ヘモグロビンの欠如により二酸化炭素の除去が困難になり、高炭酸ガス血症や代謝性アシドーシスを引き起こし、低酸素症の生理学的反応を引き起こします。体に十分な酸素があるにもかかわらず、人は窒息してしまいます。同じハルダン・ジュニアが確立したように、たとえ7気圧の圧力であっても、純粋な酸素を呼吸できるのは数分以内であり、その後呼吸障害やけいれんが始まります - ダイビングの俗語ではすべてが短い言葉で「ブラックアウト」と呼ばれます。

液体呼吸

深さを征服するためのまだ半ば空想的なアプローチは、空気の代わりにガスの供給を引き継ぐことができる物質、たとえば血漿代替品ペルフトランを使用することです。理論的には、肺をこの青みがかった液体で満たし、酸素で飽和させ、酸素をポンプで送り出し、ガス混合物をまったく含まずに呼吸を提供することができます。しかし、この方法は依然として実験段階にあり、多くの専門家はこれは行き止まりであると考えており、たとえば米国ではペルフトランの使用が正式に禁止されています。

したがって、深呼吸時の酸素分圧は通常よりもさらに低く維持され、窒素は安全で多幸感のないガスに置き換えられます。酸素と混合したときの爆発性を除けば、軽水素が他の水素よりも適しているでしょう。その結果、水素はめったに使用されず、2 番目に軽いガスであるヘリウムが混合物中の窒素の一般的な代替品となっています。それに基づいて、酸素-ヘリウムまたは酸素-ヘリウム-窒素の呼吸混合物、つまりヘリオックスとトリミックスが生成されます。

80mより深い

複雑な混合物ここで言っておきたいのは、数十気圧、数百気圧の圧力での圧縮と減圧には長い時間がかかるということです。そのため、たとえば海洋石油プラットフォームの整備など、産業ダイバーの作業が非効率になってしまいます。深いところで過ごす時間は、長い下り坂や登りに比べてはるかに短くなります。すでに 60 メートルで 30 分でも減圧が 1 時間以上かかることになります。高度 160 メートルで 30 分後に戻るには 25 時間以上かかりますが、ダイバーはさらに下降しなければなりません。

したがって、深海の圧力室は数十年にわたってこれらの目的に使用されてきました。人々は時には丸一週間そこに住み、交替制で働き、エアロックコンパートメントを通って外に出ます。「住居」内の呼吸混合物の圧力は、周囲の水生環境の圧力と等しく維持されます。また、100 メートルから上昇する場合の減圧には約 4 日、300 メートルからは 1 週間以上かかりますが、深度での適切な作業期間があれば、これらの時間の損失は完全に正当化されます。

高圧環境に長時間さらされる方法は、20 世紀半ばから開発されてきました。大型の高気圧複合体により、実験室環境で必要な圧力を作り出すことが可能になり、当時の勇敢な試験者たちは次々と記録を打ち立て、徐々に海へ進出していきました。 1962 年、ロバート・ステューイスは水深 61 メートルで 26 時間を過ごし、最初のアクアノートとなり、その 3 年後、フランス人 6 人がトリミックスを吸って水深 100 メートルでほぼ 3 週間生存しました。

ここで、人々が孤立し、衰弱させるほど不快な環境に長期間滞在することに関連して、新たな問題が生じ始めました。ヘリウムの熱伝導率が高いため、ダイバーはガス混合物を吐き出すたびに熱を失い、「家」では常に約30℃の高温の雰囲気を維持する必要があり、水は高い湿度を生み出します。さらに、ヘリウムの密度が低いと声の音色が変化し、コミュニケーションが非常に困難になります。しかし、これらすべての困難を合わせても、高圧世界での冒険に制限がかかるわけではありません。さらに重要な制限があります。

600m以下

限界実験室実験では、「インビトロ」で成長する個々のニューロンは極度の高圧に十分耐えられず、不安定な過興奮性を示しています。これにより細胞膜脂質の性質が大きく変化し、その影響に抗えなくなると考えられます。この結果は、巨大な圧力下にある人間の神経系でも観察されます。彼は時々「スイッチを切り」始め、短期間の睡眠または昏睡状態に陥ります。知覚が困難になり、体が震えに襲われ、パニックが始まります。ニューロンの生理機能そのものが原因で、高血圧神経症候群（HBP）が発症します。

肺以外にも、体内には空気が入っている空洞があります。しかし、それらは非常に細いチャネルを通じて環境と通信しており、その中の圧力は即座には均等になりません。たとえば、中耳腔は狭い耳管によってのみ鼻咽頭に接続されており、この耳管もしばしば粘液で詰まります。これに伴う不便さは、鼻と口をしっかりと閉じ、急激に息を吐き出して耳と外部環境の圧力を均等にしなければならない飛行機の乗客の多くにとってよく知られたものです。ダイバーもこの種の「息を吹き込む」方法を使用し、鼻水が出ているときはまったく潜らないようにします。

酸素とヘリウムの混合物に少量 (最大 9%) の窒素を添加すると、これらの効果がいくらか弱められます。したがって、ヘリオックスでの記録潜水は200〜250メートルに達し、窒素含有トリミックスでは外海で約450メートル、圧縮室で600メートルに達します。フランスのアクアノートはこの分野の議員になり、今でも残っています。 1970 年代には、交互の空気、複雑な呼吸混合、トリッキーな潜水および減圧モードにより、ダイバーは水深 700 m のバーを乗り越えることができ、ジャッククストーの学生によって設立された COMEX 社は、海洋石油プラットフォームの潜水メンテナンスの世界的リーダーとなりました。これらの作戦の詳細は軍事上および商業上の機密のままであるため、他国の研究者は独自の方法でフランスに追いつこうとしている。

さらに深く探ろうと、ソビエトの生理学者はヘリウムをネオンなどのより重いガスに置き換える可能性を研究しました。酸素とネオンの大気中での400メートルへの潜水をシミュレートする実験は、ロシア科学アカデミーのモスクワ医学生物学問題研究所（IMBP）の高圧施設と秘密の「水中」研究所-40で行われた。防衛省およびそれにちなんで名付けられた海洋研究所。シルショワ。ただし、ネオンの重さはマイナス面を示しました。

すでに 35 気圧の圧力で、酸素とネオンの混合物の密度は、約 150 気圧での酸素とヘリウムの混合物の密度に等しいと計算できます。さらに、私たちの気道は、そのような厚い環境を「送り出す」のにはまったく適していません。 IBMPの検査担当者らは、肺や気管支がこのような高密度の混合物を扱うと、「まるで呼吸をしているのではなく、空気を飲んでいるような」奇妙で重い感覚が生じると報告した。経験豊富なダイバーは起きている間はこれに対処できますが、睡眠中は、長い日をかけて下降と上昇をしなければそのような深さに到達することは不可能です。パニックに陥るような窒息感で常に目が覚めます。そして、NII-40の軍人アクアノートはなんとか450メートルのバーに到達し、当然のソビエト連邦英雄の勲章を受け取ったが、これは問題の根本的な解決にはならなかった。

ダイビングの新記録はまだ樹立される可能性がありますが、私たちはどうやら最後のフロンティアに到達したようです。一方では呼吸混合物の耐え難い密度があり、他方では高圧による神経症候群が、極度の圧力下での人間の移動に最終的な制限を課しているようです。

海洋研究。

21.深海征服の歴史より。

©ウラジミール・カラノフ、
"知識は力である"。

世界の海洋を研究するには、その深さに飛び込むことなしには不可能です。海洋の表面、その大きさと構成、表層流、島々、海峡の研究は何世紀にもわたって行われてきましたが、常に非常に困難で危険な作業でした。深海の研究には同様に困難が伴い、今日に至るまで克服できない困難もいくつかあります。

古代に初めて水中に潜った人類は、もちろん、海の深さを研究するという目標を追求しませんでした。確かに、当時の彼の仕事は純粋に現実的で、今言われているように実際的なものでした。たとえば、海底から海綿や貝を食料として採取するなどです。

そして、貝殻の中に美しい真珠の玉が見つかると、ダイバーはそれを自分の小屋に持ってきて、飾りとして妻に贈ったり、同じ目的で自分のものにしたりしました。暖かい海の海岸に住んでいる人々だけが水に飛び込み、ダイバーになることができました。水中で風邪を引いたり筋肉がけいれんしたりする危険はありませんでした。

古代のダイバーは、獲物を集めるためにナイフと網を手に取り、足の間に石を握り、深淵に身を投げました。紅海やアラビア海の真珠漁師やインドのパラワ族のプロのダイバーが今でも同じことをしているので、この仮定は非常に簡単です。彼らはスキューバギアもマスクも知りません。彼らの装備はすべて、百年前、千年前とまったく同じままでした。

しかし、ダイバーはダイバーではありません。ダイバーは自然が与えてくれたものだけを水中で使用し、水中深く潜ってそこに長く滞在するために特別な装置や装備を使用します。たとえ十分な訓練を受けたダイバーであっても、水中に 1 分半以上滞在することはできません。潜水できる最大深度は25〜30メートルを超えません。 3 ～ 4 分間息を止めて、ある程度深く潜ることができる記録保持者はほんのわずかです。

呼吸管のような簡単な器具を使えば、かなり長い時間水中に留まることができます。しかし、浸水深さが 1 メートルを超えることができない場合、これに何の意味があるのでしょうか? 実際のところ、より深いところではチューブを通して吸入するのは困難です。肺は通常の大気圧下にありますが、人体に作用する呼吸の圧力に打ち勝つためには、より大きな胸筋の筋力が必要です。

すでに古代には、浅い深さで呼吸するための原始的な装置を使用する試みが行われていました。たとえば、重りの助けを借りて、逆さまにしたある種の鐘型の船を底まで下げ、ダイバーはこの船内の空気供給を使用できるようになりました。しかし、空気は吐き出された二酸化炭素ですぐに飽和し、呼吸に適さなくなったため、そのような鐘で呼吸できるのは数分間だけでした。

人類が海洋の探検を始めると、呼吸だけでなく水中での視覚にも必要な潜水器具の発明と製造に関して問題が生じました。正常な視力を持つ人が水中で目を開けると、霧の中のように周囲の物体が非常にかすかに見えます。これは、水の屈折率が目自体の屈折率とほぼ等しいという事実によって説明されます。したがって、レンズは網膜上に像の焦点を合わせることができず、像の焦点は網膜のはるか後ろにあります。水の中にいる人は極度の遠視になり、最大プラス20ジオプトリ以上になることが判明しています。さらに、海や淡水に直接触れると、目の炎症や痛みを引き起こします。

水中ゴーグルやガラス付きマスクが発明される前でさえ、過去数世紀のダイバーは目の前のプレートを強化し、樹脂に浸した布で密閉していました。プレートはホーンの最も薄い研磨部分から作られており、ある程度の透明性を持っていました。このような装置がなければ、港の建設、港の深化、沈没船や貨物の発見と引き上げなどの多くの作業を実行することは不可能でした。

ロシアでは、ピョートル1世の時代に国が海岸に到達すると、ダイビングが実用的な重要性を獲得しました。

ロシアは常にその職人で有名で、その一般的な肖像画は作家エルショフによってイギリスのノミに靴を履く左利きのイメージで作成されました。これらの職人の 1 人は、ピョートル 1 世の下でテクノロジーの歴史に名を残しました。モスクワ近郊のポクロフスコエ村の農民、エフィム・ニコノフでした。彼は 1719 年に木製潜水艦 (「隠し船」) を作り、また潜水艦の設計も提案しました。空気を入れるための筒が付いた革製の潜水服で、頭に着用し、目には窓が付いていました。しかし、彼の「隠し船」がテストに耐えられず湖に沈んだため、彼は潜水服の設計を必要な動作条件にすることができず、その結果、E.ニコノフは資金を拒否されました。もちろん、発明者は、頭に空気の入った樽をかぶせたダイビングスーツを着ていると、いかなる場合でも2〜3分以上持ちこたえることができないとは知りませんでした。

ダイバーに新鮮な空気を供給しながら水中で呼吸するという問題は、数世紀にわたって解決できませんでした。中世、そしてそれ以降においても、発明者たちは肺における呼吸とガス交換の生理学についてまったく知りませんでした。ここで、興味深い一例をご紹介します。 1774 年、フランスの発明家フレミンは、銅管で小さな空気タンクに接続されたヘルメットからなる、水中で作業するための設計を提案しました。発明者は、吸気と呼気の違いは温度の違いだけであると信じていました。彼は、吐き出された空気がチューブを通って水中を通過し、冷却されて再び呼吸可能な状態になることを望んでいた。そして、この装置のテスト中、ダイバーが 2 分後に窒息し始めたとき、発明者は非常に驚きました。

人間が水中で作業するためには、新鮮な空気を継続的に供給する必要があることが判明したとき、彼らは新鮮な空気を供給する方法を考え始めました。当初、彼らはこの目的のために鍛冶屋のようなふいごを使用しようとしました。しかし、この方法では 1 メートルを超える深さまで空気を供給することはできませんでした。ベローズは必要な圧力を生成できませんでした。

19 世紀初頭になって初めて、ダイバーにかなりの深さまで空気を供給する圧力空気ポンプが発明されました。

1世紀の間、エアポンプは手動で駆動されていましたが、その後、機械式ポンプが登場しました。

最初のダイビングスーツには、下部が開いたヘルメットがあり、ホースを通して空気が送り込まれていました。呼気はヘルメットの開いた端から出てきました。このようなスーツを着たダイバーは、いわば垂直姿勢でしか作業できませんでした。潜水艦がわずかに傾いただけでヘルメットが水で満たされてしまうからです。これらの最初の潜水服の発明者は、互いに独立して、イギリス人の A. シーベ (1819 年) とクロンシュタットの整備士ガウゼン (1829 年) でした。すぐに彼らは、ヘルメットがジャケットに気密に接続され、呼気は特殊なバルブでヘルメットから放出される改良された潜水服の製造を開始しました。

しかし、改良版の潜水服はダイバーに完全な動きの自由を提供するものではありませんでした。重いエアホースは作業の妨げとなり、可動範囲が制限されていました。このホースは潜水艦乗組員にとって不可欠なものでしたが、しばしばそれが彼の死の原因となりました。ホースが重いものに挟まれたり、エア漏れで破損したりしたことが原因でした。

潜水艦乗組員が外部からの空気供給に依存せず、完全に自由に動けるような潜水装備を開発、製造するという課題は、明確かつ必然的に生じました。

多くの発明家がこのような自律型機器の設計に挑戦しました。最初のダイビングスーツが製造されてから 100 年以上が経過し、20 世紀半ばになって初めて、ダイビングスーツとして知られるようになった装置が登場しました。 スキューバ。スキューバギアの主要部分は呼吸装置です。これは、有名なフランスの深海探検家、後に世界的に有名な科学者ジャック＝イヴクストーとその同僚エミールガニャンによって発明されました。第二次世界大戦真っ只中の 1943 年、ジャック＝イヴ・クストーとその友人フィリップ・タイエ、フレデリック・デュマは、水に浸すための新しい装置を初めてテストしました。スキューバ (ラテン語のアクア - 水と英語の肺 - 肺に由来) は、圧縮空気シリンダーと呼吸装置で構成されるバックパック装置です。テストの結果、この装置は正確に機能し、ダイバーは鋼製シリンダーからきれいで新鮮な空気を簡単かつ楽に吸入できることが証明されました。スキューバダイバーは何ら不自由を感じることなく、自由に潜ったり上昇したりできます。

運用中にスキューバギアの構造が変更されましたが、一般的にはその構造は変更されていません。ただし、設計を変更しても、スキューバタンクに深く潜ることはできません。スキューバダイバーは、ソフトダイビングスーツを着てホースから空気を受けるダイバーと同様に、命の危険を冒さずに深さ100メートルの障壁を越えることはできません。ここでの主な障害は依然として呼吸の問題です。

地表のすべての人々が呼吸する空気は、ダイバーが水深 40 ～ 60 メートルまで潜ったときに、アルコール中毒と同様の中毒を引き起こします。指定された深度に到達すると、潜水艦乗組員は突然自分の行動を制御できなくなり、悲劇的な結末を迎えることがよくあります。このような「深酩酊」の主な理由は、神経系に対する高圧下の窒素の影響であることが確認されています。スキューバシリンダー内の窒素が不活性ヘリウムに置き換えられ、「深酔い」は起こらなくなりましたが、別の問題が発生しました。人間の体は、吸入される混合物中の酸素の割合に非常に敏感です。通常の大気圧では、人が呼吸する空気には約 21% の酸素が含まれているはずです。空気中にこのような酸素が含まれている状態で、人類は進化の長い道のりを歩んできました。常圧で酸素含有量が 16% に減少すると、酸素欠乏が発生し、突然意識を失います。水中にいる人にとって、この状況は特に危険です。吸入混合物中の酸素含有量の増加は中毒を引き起こし、肺水腫や炎症を引き起こす可能性があります。圧力が上昇すると、酸素中毒の危険性が高まります。計算によると、深さ100メートルでは、吸入された混合物には酸素が2〜6パーセントしか含まれておらず、深さ200メートルでは1〜3パーセント以下である必要があります。したがって、呼吸器は、潜水艦が深部に潜るにつれて、吸入される混合物の組成が変化することを保証する必要があります。ソフトスーツを着た人の深海ダイビングに対する医療サポートは最も重要です。

一方では、酸素中毒、そして他方では、同じ酸素の欠乏による窒息が、深部に降りる人を常に脅かしています。しかし、これでは十分ではありません。いわゆる、今では誰もが知っています。 減圧病。それが何なのか思い出してみましょう。高圧では、呼吸混合物を構成するガスがダイバーの血液に溶解します。ダイバーが呼吸する空気の大部分は窒素です。呼吸にとって重要なのは、酸素を薄めることです。圧力が急激に低下すると、ダイバーが水面まで引き上げられると、過剰な窒素が肺から除去される時間がなくなり、血液中に窒素の泡が形成され、血液が沸騰したように見えます。窒素の泡が細い血管を詰まらせ、脱力感、めまい、場合によっては意識喪失を引き起こします。これらは減圧症（塞栓症）の症状です。窒素（または呼吸混合物を構成する他のガス）の泡が心臓や脳の大きな血管に入ると、これらの臓器の血流が止まり、つまり死に至ります。

減圧症を防ぐために、ダイバーは、いわゆる体の減圧が起こるように、つまり、過剰な溶解ガスが肺を通って血液から徐々に排出される時間を確保するために、停止しながらゆっくりと上昇する必要があります。潜水の深さに応じて、浮上時間と停止回数が計算されます。ダイバーが深度で数分間滞在した場合、降下と上昇にかかる時間は数時間で計算されます。

これまで語られてきたことは、人はかつて遠い祖先を生み出した水の要素の中で生きることはできず、決して地球の大空を離れることはないという単純な真実を裏付けています。

しかし、海洋の研究を含め、世界を理解するために、人々は海の深さを理解しようと粘り強く努力しています。人々はソフトダイビングスーツを着て、スキューバギアなどの装備も持たずに深いダイビングを行いました。

記録的な深さ135メートルに初めて降下したのは1937年にアメリカのマクノル号で、その2年後、ソ連のダイバーL.コブザールとP.ヴィグラルニーがヘリウム混合物を呼吸しながら深さ157メートルに到達した。それから200メートルに到達するまでに10年かかりました。他の 2 人のソ連ダイバー、B. イワノフと I. ヴィスクレベンツェフは 1949 年にこの深さに降りました。

1958 年、水中ダイビングを専門としていなかった科学者がダイビングに興味を持ち始めました。彼は当時26歳の若い数学者で、すでにチューリッヒ大学教授の肩書を持っていました。 ハンス・ケラー。他の専門家から秘密裏に行動し、彼は装置を設計し、混合ガスの組成と減圧時間を計算し、訓練を開始しました。 1年後、彼はダイビングベルの形をした装置を使用して、深さ120メートルのチューリッヒ湖の底に沈みました。 G. ケラーは記録的な短い減圧時間を達成しました。彼がどうやってこれを達成したかが彼の秘密でした。彼は潜水深度の世界記録を夢見ていました。

アメリカ海軍は G. ケラーの研究に興味を持ち、次の潜水は 1962 年 12 月 4 日にカリフォルニア湾で予定されました。Ｇ・ケラー氏とイギリス人ジャーナリストのピーター・スモール氏を特製の水中エレベーターでアメリカ船「ユーレカ」から深さ３００メートルまで降ろし、そこでスイスとアメリカの国旗を掲揚する計画だった。ユーレカ号の船上からは、潜水の様子がテレビカメラで監視されていた。エレベーターが降りて間もなく、画面に現れたのは一人だけ。予想外のことが起こったことが明らかになった。その後、水中エレベーターに漏れがあり、両方のアクアノートが意識を失ったことが判明した。船上でエレベーターが上昇すると、G. ケラーはすぐに意識を取り戻しましたが、P. スモールはエレベーターが上昇する前にすでに死亡していました。彼に加えて、支援グループのもう一人のスキューバダイバー、学生のK.ウィテカーも死亡した。彼の遺体の捜索は無駄だった。これらはダイビングの安全規則の違反による悲しい結果です。

ちなみに、G.ケラーはその後記録を追いかけましたが無駄でした。すでに1956年に、3人のソビエトダイバー、D.リンベンス、V.シャラエフ、V.クロチキンが深さ300メートルを訪れました。

その後の数年間では、最も深い潜水は最大 600 メートルに達しました。作業は海棚で石油産業の技術作業に従事するフランスのコメックス社のダイバーらによって行われた。

ソフトスーツを着て最先端のスキューバギアを装備したダイバーは、数分でこのような深さに滞在できます。何が緊急の課題であり、言及されたフランスの会社のリーダーがどのような理由でダイバーの命を危険にさらし、極度の深海に送り込まざるを得なかったのかはわかりません。しかし、私たちは、ここでの理由は最も些細なものであると疑っています。それは、同じようにお金や利益に対する無私な愛です。

おそらく、深さ 600 メートルは、ソフトダイビングスーツを着た人が潜ることの生理学的限界をすでに超えています。人間の体の能力は無限ではないため、それ以上テストする必要はほとんどありません。さらに、この人物は、潜水服を着ていないにもかかわらず、外部環境から隔離された装置を装着した状態で、すでに水深 600 メートルラインを大幅に超えた深度に到達しています。研究者らにとって、気圧が通常の大気圧に相当する強力な金属製の部屋でのみ、生命の危険を冒さずに深い深度まで人を降ろすことができることは長い間明らかにされてきました。これは、まず第一に、そのようなチャンバーの強度と気密性を確保し、排気を除去または再生する可能性のある空気供給を作成する必要があることを意味します。最終的に、そのような装置が発明され、研究者たちは、世界の海洋の極度の深さまで、その装置に潜り込みました。これらのデバイスはと呼ばれます 深海球体と深海球体。これらのデバイスについて理解する前に、読者の皆様には辛抱強く、Knowledge is Power Web サイトの次のページにあるこの問題の簡単な歴史を読んでいただくようお願いします。

>>海底や海洋の圧力。深海探査

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親愛なる読者の皆さん、こんにちは！この投稿では、世界の海洋の探検が主なトピックになります。海はとても美しく魅力的で、さまざまな種類の魚などが生息しており、地球の酸素生成を助け、気候に重要な役割を果たしています。しかし、人々は比較的最近になってそれを詳細に研究し始め、その結果に驚きました...これについてもっと読む...

研究に関連した科学です。また、造山、地震、火山の噴火などの自然の力についての知識を深めるのにも役立ちます。

最初の探検家たちは、遠くの土地に到達するには海が障害になると信じていました。世界の海は地球表面の 70% 以上を占めているにもかかわらず、彼らは海の深さにあるものにはほとんど興味を持っていませんでした。

このため、150 年前でさえ、海底は凹凸のない巨大な平原であるという考えが主流でした。

海洋の科学的探査は 20 世紀に始まりました。 1872年から1876年科学目的のための最初の本格的な航海は、特別な装備を備えた英国船チャレンジャー号で行われ、乗組員は科学者と船員で構成されていました。

この海洋調査の成果は、さまざまな意味で、海洋とその動植物に関する人類の知識を豊かにしました。

海の深さで。

チャレンジャー号には、海の深さを測定するための特別なラインがあり、重さ 91 kg の鉛のボールで構成され、これらのボールは麻ロープに取り付けられていました。

このようなラインを深海溝の底まで降ろすには数時間かかる場合があり、その上、この方法では深い深度の測定に必要な精度が得られないことがよくありました。

1920 年代には音響測深機が登場しました。これにより、音波パルスの送信から海底で反射された信号の受信までの経過時間に基づいて、わずか数秒で海の深さを決定することが可能になりました。

船舶は音響測深機を備えており、航路に沿って深さを測定し、海底の輪郭を取得した。最新の深海測深システムであるグロリアは、1987 年から船舶に設置されています。このシステムにより、海底を幅 60 m の帯状にスキャンすることが可能になりました。

以前は海洋深度の測定に使用されていた加重測量ラインには、海底から土壌サンプルを採取するための小さな土管が装備されていることがよくありました。最新のサンプラーは重くて大きく、軟らかい底質堆積物の中を最大 50 m の深さまで潜ることができます。

大きな発見。

集中的な海洋探査は第二次世界大戦後始まりました。 1950 年代と 1960 年代の海洋地殻岩石に関する発見は、地球科学に革命をもたらしました。

これらの発見は、海洋が比較的若いという事実を証明し、また、海洋を生じさせたリソスフェアプレートの運動が現在も続いており、地球の外観をゆっくりと変化させていることを裏付けた。

リソスフェアプレートの移動は火山の噴火や地震を引き起こし、山の形成にもつながります。海洋地殻の研究は続けられています。

1968 年から 1983 年にかけての船「グロマーチャレンジャー」。周航中だった。海底に穴を開け、地質学者に貴重な情報を提供しました。

連合海洋深層掘削協会の船舶 Resolution は 1980 年代にこの任務を実行しました。この船は深さ8300メートルまでの水中掘削が可能でした。

地震調査では、海底の岩石に関するデータも得られます。水面から送られる衝撃波は、岩石の層ごとに異なる反射を示します。

その結果、科学者は石油鉱床の可能性や岩石の構造に関する非常に貴重な情報を得ることができます。

D 他の自動機器は、水のサンプルを採取するだけでなく、さまざまな深度での流速と温度を測定するために使用されます。

人工衛星も重要な役割を果たしています。海流と気温を監視し、影響を及ぼします。 .

このおかげで、私たちは気候変動や地球温暖化に関する非常に重要な情報を得ることができます。

沿岸水域のスキューバダイバーは、深さ 100 m までは簡単に潜ることができますが、それより深い深さでは、圧力を徐々に高めたり解放したりして潜ります。

この潜水方法は、沈没船や海洋油田の探知に使用されて成功しています。

この方法は、ダイビングベルや重いダイビングスーツよりも、ダイビング時の柔軟性がはるかに高くなります。

潜水艇。

海洋を探索するための理想的な手段は潜水艦です。しかし、彼らのほとんどは軍隊に属しています。このため、科学者はデバイスを作成しました。

最初のそのような装置は 1930 年から 1940 年に登場しました。アメリカ人のドナルド・ウォルシュ中尉とスイスの科学者ジャック・ピカールは、1960年に太平洋のマリアナ海溝（チャレンジャー海溝）という世界で最も深い場所での潜水の世界記録を樹立した。

彼らはバチスカーフ「トリエステ号」で深さ10,917メートルまで降下し、深海で珍しい魚を発見しました。

しかし、おそらくより最近の過去で最も印象的だったのは、1985年から1986年にかけて行われた小さなバチスカーフ「アルヴィン」に関連した出来事でした。タイタニック号の残骸は深さ約4,000メートルで調査されました。

私たちは結論として、広大な世界の海洋はほとんど研究されておらず、私たちはそれをさらに深く研究する必要があると述べています。そして、将来どんな発見が私たちを待っているのか誰にもわかりません...これは、世界の海洋の探査のおかげで人類に徐々に明らかにされている大きな謎です。

海に飛び込む方法。 深海探査