Maneiras de mergulhar no oceano. Exploração em alto mar

Existem muitos outros lugares na Terra sobre os quais sabemos menos do que sobre as vastas extensões do espaço. Estamos falando principalmente de profundidades de água invencíveis. Segundo os cientistas, a ciência ainda não começou realmente a estudar a misteriosa vida no fundo dos oceanos; todas as pesquisas estão no início da jornada.

De ano para ano, há cada vez mais aventureiros que estão prontos para realizar um novo mergulho recorde em alto mar. No material apresentado gostaria de falar sobre natação sem equipamento, com equipamento de mergulho e com auxílio de batiscafos, que ficaram para a história.

Mergulho humano mais profundo

Por muito tempo, o atleta francês Loïc Leferme deteve o recorde de mergulho livre. Em 2002, ele conseguiu fazer um mergulho profundo até 162 metros. Muitos mergulhadores tentaram melhorar este indicador, mas morreram nas profundezas do mar. Em 2004, o próprio Leferm foi vítima da sua própria vaidade. Durante um treino de natação na fossa oceânica de Villefranche-sur-Mer, ele mergulhou a 171 metros. Porém, o atleta não conseguiu subir à superfície.

O último mergulho recorde em alto mar foi feito pelo mergulhador livre austríaco Herbert Nitzsch. Ele conseguiu descer até 214 metros sem tanque de oxigênio. Assim, a conquista de Loïc Leferme é coisa do passado.

Recorde de mergulho em alto mar para mulheres

A atleta francesa Audrey Mestre bateu vários recordes entre as mulheres. Em 29 de maio de 1997, ela mergulhou até 80 metros em uma única apneia, sem tanque de ar. Um ano depois, Audrey quebrou seu próprio recorde ao descer 115 metros nas profundezas do mar. Em 2001, o atleta mergulhou até 130 metros. Este recorde, que tem status mundial entre as mulheres, é atribuído a Audrey até hoje.

No dia 12 de outubro de 2002, Mestre fez sua última tentativa de vida, mergulhando sem equipamento a 171 metros da costa da República Dominicana. O atleta utilizou apenas uma carga especial, sem cilindros de oxigênio. A elevação deveria ser realizada por meio de uma cúpula de ar. No entanto, este último não foi preenchido. 8 minutos após o início do mergulho em alto mar, o corpo de Audrey foi trazido à superfície por mergulhadores. A causa oficial da morte do atleta foram problemas com o equipamento de subida à superfície.

Gravar mergulho

Agora vamos falar sobre mergulho em alto mar. A mais significativa delas foi realizada pelo mergulhador francês Pascal Bernabe. No verão de 2005, ele conseguiu descer 330 metros nas profundezas do mar. Embora inicialmente tenha sido planejado conquistar uma profundidade de 320 metros. Um recorde tão significativo foi alcançado como resultado de um pequeno incidente. Durante a descida, a corda de Pascal se esticou, o que lhe permitiu nadar mais 10 metros de profundidade.

O mergulhador conseguiu subir à superfície com sucesso. A subida durou longas 9 horas. A razão para um aumento tão lento foi o alto risco de desenvolvimento, que poderia levar à parada respiratória e danos aos vasos sanguíneos. Vale destacar que para bater o recorde, Pascal Bernabe teve que passar 3 anos inteiros em treinamento constante.

Recorde de mergulho em um submersível

Em 23 de janeiro de 1960, os cientistas Donald Walsh e Jacques Piccard estabeleceram um recorde de mergulho no fundo do oceano em um veículo tripulado. A bordo do pequeno submarino Trieste, os pesquisadores chegaram ao fundo a uma profundidade de 10.898 metros.

O mergulho mais profundo em um submersível tripulado foi alcançado graças à construção do Deepsea Challenger, que levou 8 longos anos para os projetistas. Este minissubmarino é uma cápsula aerodinâmica com peso superior a 10 toneladas e espessura de parede de 6,4 cm. Vale ressaltar que antes de ser colocado em operação o batiscafo foi testado diversas vezes com uma pressão de 1160 atmosferas, superior à pressão que deveria afetar as paredes do dispositivo no fundo do oceano.

Em 2012, o famoso cineasta americano James Cameron, pilotando o minissubmarino Deepsea Challenger, conquistou o recorde anterior estabelecido pelo aparelho Trieste, e ainda o melhorou ao mergulhar 11 km na Fossa Mariinsky.

Vivemos num planeta de água, mas conhecemos os oceanos da Terra menos bem do que alguns corpos cósmicos. Mais de metade da superfície de Marte foi mapeada com uma resolução de cerca de 20 m - e apenas 10-15% do fundo do oceano foi estudado com uma resolução de pelo menos 100 m. 12 pessoas estiveram na Lua, três estiveram no fundo da Fossa das Marianas e todos não se atreveram a enfiar o nariz nos pesados ​​batiscafos.

Vamos mergulhar

A principal dificuldade no desenvolvimento do Oceano Mundial é a pressão: a cada 10 m de profundidade aumenta outra atmosfera. Quando a contagem chega a milhares de metros e centenas de atmosferas, tudo muda. Os líquidos fluem de maneira diferente, os gases se comportam de maneira incomum... Dispositivos capazes de resistir a essas condições permanecem produtos fragmentados, e mesmo os submarinos mais modernos não são projetados para tal pressão. A profundidade máxima de mergulho dos mais recentes submarinos nucleares do Projeto 955 Borei é de apenas 480 m.

Os mergulhadores que descem centenas de metros são respeitosamente chamados de aquanautas, comparando-os aos exploradores espaciais. Mas o abismo dos mares é, à sua maneira, mais perigoso do que o vácuo do espaço. Se algo acontecer, a tripulação que trabalha na ISS poderá se transferir para a nave atracada e em poucas horas estará na superfície da Terra. Esta rota está fechada aos mergulhadores: pode levar semanas para evacuar das profundezas. E este período não pode ser encurtado em hipótese alguma.

No entanto, existe uma rota alternativa para a profundidade. Em vez de criar cascos cada vez mais duráveis, você pode enviar para lá... mergulhadores vivos. O recorde de pressão suportada pelos testadores em laboratório é quase o dobro da capacidade dos submarinos. Não há nada de incrível aqui: as células de todos os organismos vivos estão cheias da mesma água, que transmite livremente pressão em todas as direções.

As células não resistem à coluna d'água, como os cascos sólidos dos submarinos, mas compensam a pressão externa com a interna. Não é de admirar que os habitantes dos “fumadores negros”, incluindo lombrigas e camarões, prosperem a muitos quilómetros de profundidade no fundo do oceano. Alguns tipos de bactérias podem suportar muito bem até milhares de atmosferas. O homem não é exceção aqui - a única diferença é que ele precisa de ar.

Abaixo da superfície

Oxigênio Tubos respiratórios feitos de junco eram conhecidos pelos moicanos de Fenimore Cooper. Hoje, os caules ocos das plantas foram substituídos por tubos de plástico, de “formato anatômico” e com boquilhas confortáveis. No entanto, isso não os tornou mais eficazes: as leis da física e da biologia interferem.

Já a um metro de profundidade, a pressão no peito sobe para 1,1 atm - 0,1 atm de coluna d'água é adicionado ao próprio ar. A respiração aqui requer um esforço perceptível dos músculos intercostais, e apenas atletas treinados podem lidar com isso. Ao mesmo tempo, mesmo a sua força não durará muito e a uma profundidade máxima de 4-5 m, e os iniciantes têm dificuldade em respirar mesmo a meio metro. Além disso, quanto mais longo for o tubo, mais ar contém. O volume corrente “de trabalho” dos pulmões é em média de 500 ml e, após cada expiração, parte do ar de exaustão permanece no tubo. Cada respiração traz menos oxigênio e mais dióxido de carbono.

A ventilação forçada é necessária para fornecer ar fresco. Ao bombear gás sob pressão aumentada, você pode facilitar o trabalho dos músculos do peito. Esta abordagem tem sido usada há mais de um século. As bombas manuais são conhecidas pelos mergulhadores desde o século XVII e, em meados do século XIX, os construtores ingleses que ergueram fundações subaquáticas para suportes de pontes já trabalhavam há muito tempo numa atmosfera de ar comprimido. Para o trabalho foram utilizadas câmaras subaquáticas de paredes espessas e fundo aberto, nas quais foi mantida alta pressão. Isto é, caixões.

Mais profundo que 10 m

Azoto Nenhum problema surgiu durante o trabalho nos próprios caixões. Mas ao regressar à superfície, os trabalhadores da construção civil frequentemente desenvolviam sintomas que os fisiologistas franceses Paul e Vattel descreveram em 1854 como On ne paie qu'en sortant - "retribuição na saída". Pode ser coceira intensa na pele ou tontura, dor nas articulações e nos músculos. Nos casos mais graves, desenvolveu-se paralisia, ocorreu perda de consciência e depois morte.

Para ir às profundezas sem quaisquer dificuldades associadas à pressão extrema, você pode usar trajes espaciais resistentes. São sistemas extremamente complexos que podem suportar a imersão de centenas de metros e manter uma pressão confortável de 1 atm em seu interior. É verdade que são muito caros: por exemplo, o preço de um traje espacial lançado recentemente pela empresa canadense Nuytco Research Ltd. EXOSUIT custa cerca de um milhão de dólares.

O problema é que a quantidade de gás dissolvido num líquido depende diretamente da pressão acima dele. Isto também se aplica ao ar, que contém cerca de 21% de oxigênio e 78% de nitrogênio (outros gases - dióxido de carbono, néon, hélio, metano, hidrogênio, etc. - podem ser desprezados: seu conteúdo não excede 1%). Se o oxigênio for absorvido rapidamente, o nitrogênio simplesmente satura o sangue e outros tecidos: com um aumento de 1 atm na pressão, 1 litro adicional de nitrogênio se dissolve no corpo.

Com uma rápida diminuição da pressão, o excesso de gás começa a ser liberado rapidamente, às vezes formando espuma, como uma garrafa de champanhe aberta. As bolhas resultantes podem deformar fisicamente os tecidos, bloquear os vasos sanguíneos e privá-los do fornecimento de sangue, levando a uma grande variedade de sintomas, muitas vezes graves. Felizmente, os fisiologistas descobriram esse mecanismo rapidamente e, já na década de 1890, a doença descompressiva poderia ser evitada usando uma diminuição gradual e cuidadosa da pressão até o normal - para que o nitrogênio deixasse o corpo gradualmente e o sangue e outros fluidos não “fervessem”. ” .

No início do século XX, o pesquisador inglês John Haldane compilou tabelas detalhadas com recomendações sobre os modos ideais de descida e subida, compressão e descompressão. Através de experiências com animais e depois com pessoas – incluindo ele próprio e os seus entes queridos – Haldane descobriu que a profundidade máxima segura sem necessidade de descompressão era de cerca de 10 m, e menos ainda para um mergulho longo. O retorno das profundezas deve ser feito de forma gradual e lenta para dar tempo de liberação do nitrogênio, mas é melhor descer bem rápido, reduzindo o tempo para o excesso de gás entrar nos tecidos do corpo. Novos limites de profundidade foram revelados às pessoas.

Mais profundo que 40 m

Hélio A luta contra a profundidade é como uma corrida armamentista. Tendo encontrado uma maneira de superar o próximo obstáculo, as pessoas deram mais alguns passos - e encontraram um novo obstáculo. Assim, após a doença descompressiva, surgiu um flagelo, que os mergulhadores chamam quase carinhosamente de “esquilo do nitrogênio”. O fato é que em condições hiperbáricas esse gás inerte começa a agir da mesma forma que o álcool forte. Na década de 1940, o efeito intoxicante do nitrogênio foi estudado por outro John Haldane, filho “daquele”. Os experimentos perigosos de seu pai não o incomodaram em nada, e ele continuou experimentos duros consigo mesmo e com seus colegas. “Um dos nossos sujeitos sofreu uma ruptura pulmonar”, escreveu o cientista na revista, “mas agora está se recuperando”.

Apesar de todas as pesquisas, o mecanismo de intoxicação por nitrogênio não foi estabelecido em detalhes - porém, o mesmo pode ser dito sobre o efeito do álcool comum. Ambos interrompem a transmissão normal do sinal nas sinapses das células nervosas e talvez até alterem a permeabilidade das membranas celulares, transformando os processos de troca iônica nas superfícies dos neurônios em um caos completo. Externamente, ambos se manifestam de maneira semelhante. Um mergulhador que “pegou um esquilo de nitrogênio” perde o controle de si mesmo. Ele pode entrar em pânico e cortar as mangueiras ou, ao contrário, se deixar levar contando piadas para um cardume de tubarões alegres.

Outros gases inertes também têm efeito narcótico e, quanto mais pesadas suas moléculas, menor é a pressão necessária para que esse efeito se manifeste. Por exemplo, o xenônio anestesia em condições normais, mas o argônio mais leve anestesia apenas em várias atmosferas. No entanto, essas manifestações são profundamente individuais e algumas pessoas, ao mergulhar, sentem intoxicação por nitrogênio muito mais cedo do que outras.

Você pode se livrar do efeito anestésico do nitrogênio reduzindo sua ingestão pelo corpo. É assim que funcionam as misturas respiratórias nitrox, contendo uma proporção aumentada (às vezes até 36%) de oxigênio e, consequentemente, uma quantidade reduzida de nitrogênio. Seria ainda mais tentador mudar para oxigênio puro. Afinal, isso permitiria quadruplicar o volume dos cilindros respiratórios ou quadruplicar o tempo de trabalho com eles. No entanto, o oxigênio é um elemento ativo e, com inalação prolongada, é tóxico, especialmente sob pressão.

O oxigênio puro causa intoxicação e euforia e causa danos às membranas das células do trato respiratório. Ao mesmo tempo, a falta de hemoglobina livre (reduzida) dificulta a remoção do dióxido de carbono, leva à hipercapnia e à acidose metabólica, desencadeando reações fisiológicas de hipóxia. Uma pessoa sufoca, apesar de seu corpo ter oxigênio suficiente. Como estabeleceu o mesmo Haldane Jr., mesmo a uma pressão de 7 atm, você não pode respirar oxigênio puro por não mais do que alguns minutos, após os quais começam os distúrbios respiratórios, as convulsões - tudo o que na gíria do mergulho é chamado de palavra curta “apagão” .

Respiração líquida

A abordagem ainda semifantástica para conquistar profundidade é usar substâncias que possam assumir o controle da distribuição de gases em vez de ar - por exemplo, o substituto do plasma sanguíneo perftoran. Em tese, os pulmões podem ser preenchidos com esse líquido azulado e, saturando-o de oxigênio, bombeá-lo por meio de bombas, proporcionando a respiração sem nenhuma mistura gasosa. No entanto, este método permanece profundamente experimental; muitos especialistas consideram-no um beco sem saída e, por exemplo, nos EUA o uso de perftoran é oficialmente proibido.

Portanto, a pressão parcial do oxigênio durante a respiração em profundidade é mantida ainda mais baixa do que o normal, e o nitrogênio é substituído por um gás seguro e não eufórico. O hidrogénio leve seria mais adequado do que outros, se não fosse pela sua explosividade quando misturado com oxigénio. Como resultado, o hidrogênio raramente é usado, e o segundo gás mais leve, o hélio, tornou-se um substituto comum do nitrogênio na mistura. Com base nele, são produzidas misturas respiratórias de oxigênio-hélio ou oxigênio-hélio-nitrogênio - helioxes e trimixes.

Mais profundo que 80 m

Misturas complexas Vale dizer aqui que a compressão e descompressão em pressões de dezenas e centenas de atmosferas levam muito tempo. Tanto que torna o trabalho dos mergulhadores industriais - por exemplo, na manutenção de plataformas petrolíferas offshore - ineficaz. O tempo gasto em profundidade torna-se muito mais curto do que longas descidas e subidas. Já meia hora a 60 m resulta em mais de uma hora de descompressão. Depois de meia hora a 160 m, levará mais de 25 horas para retornar - e ainda assim os mergulhadores terão que descer.

Portanto, câmaras de pressão em águas profundas têm sido utilizadas para esses fins há várias décadas. As pessoas às vezes vivem neles semanas inteiras, trabalhando em turnos e fazendo excursões ao ar livre através do compartimento de descompressão: a pressão da mistura respiratória na “habitação” é mantida igual à pressão do ambiente aquático ao redor. E embora a descompressão na subida de 100 m demore cerca de quatro dias, e de 300 m - mais de uma semana, um período decente de trabalho em profundidade justifica completamente essas perdas de tempo.

Métodos para exposição prolongada a ambientes de alta pressão foram desenvolvidos desde meados do século XX. Grandes complexos hiperbáricos permitiram criar a pressão necessária em condições de laboratório, e os bravos testadores da época estabeleceram um recorde após o outro, movendo-se gradualmente para o mar. Em 1962, Robert Stenuis passou 26 horas a uma profundidade de 61 m, tornando-se o primeiro aquanauta, e três anos depois, seis franceses, respirando trimix, viveram a uma profundidade de 100 m por quase três semanas.

Aqui começaram a surgir novos problemas associados à permanência prolongada das pessoas em isolamento e num ambiente debilitantemente desconfortável. Devido à alta condutividade térmica do hélio, os mergulhadores perdem calor a cada exalação da mistura gasosa e em sua “casa” precisam manter uma atmosfera consistentemente quente - cerca de 30 ° C, e a água cria alta umidade. Além disso, a baixa densidade do hélio altera o timbre da voz, complicando seriamente a comunicação. Mas mesmo todas estas dificuldades em conjunto não poriam um limite às nossas aventuras no mundo hiperbárico. Existem restrições mais importantes.

Abaixo de 600 m

Limite Em experimentos de laboratório, neurônios individuais que crescem “in vitro” não toleram bem pressões extremamente altas, demonstrando hiperexcitabilidade errática. Parece que isto altera significativamente as propriedades dos lípidos da membrana celular, de modo que estes efeitos não podem ser resistidos. O resultado também pode ser observado no sistema nervoso humano sob enorme pressão. Ele começa a “desligar” de vez em quando, caindo em curtos períodos de sono ou estupor. A percepção torna-se difícil, o corpo é tomado por tremores, começa o pânico: desenvolve-se a síndrome nervosa de alta pressão (HAS), causada pela própria fisiologia dos neurônios.

Além dos pulmões, existem outras cavidades no corpo que contêm ar. Mas eles se comunicam com o meio ambiente através de canais muito finos, e a pressão neles não se equaliza instantaneamente. Por exemplo, as cavidades do ouvido médio estão conectadas à nasofaringe apenas por uma estreita trompa de Eustáquio, que também costuma estar obstruída com muco. Os inconvenientes associados são familiares a muitos passageiros de avião que têm que fechar bem o nariz e a boca e expirar bruscamente, equalizando a pressão do ouvido e do ambiente externo. Os mergulhadores também usam esse tipo de “sopro” e, quando estão com o nariz escorrendo, tentam não mergulhar.

A adição de pequenas quantidades (até 9%) de nitrogênio à mistura oxigênio-hélio permite que esses efeitos sejam um pouco enfraquecidos. Portanto, os mergulhos recordes no heliox atingem 200-250 m, e no trimix contendo nitrogênio - cerca de 450 m em mar aberto e 600 m em câmara de compressão. Os aquanautas franceses tornaram-se - e continuam a ser - os legisladores nesta área. A alternância de ar, misturas respiratórias complexas, modos complicados de mergulho e descompressão na década de 1970 permitiram que os mergulhadores superassem a barra de profundidade de 700 m, e a empresa COMEX, criada por alunos de Jacques Cousteau, tornou-se líder mundial na manutenção de mergulho de plataformas de petróleo offshore. Os detalhes destas operações permanecem um segredo militar e comercial, por isso investigadores de outros países tentam alcançar os franceses, seguindo os seus próprios caminhos.

Tentando ir mais fundo, os fisiologistas soviéticos estudaram a possibilidade de substituir o hélio por gases mais pesados, como o néon. Experimentos para simular um mergulho a 400 m em uma atmosfera de oxigênio-néon foram realizados no complexo hiperbárico do Instituto de Problemas Médicos e Biológicos de Moscou (IMBP) da Academia Russa de Ciências e no secreto Instituto de Pesquisa “subaquático”-40 do Ministério da Defesa, bem como no Instituto de Pesquisas de Oceanologia que leva seu nome. Shirshova. No entanto, o peso do neon mostrou seu lado negativo.

Pode-se calcular que já a uma pressão de 35 atm a densidade da mistura oxigênio-néon é igual à densidade da mistura oxigênio-hélio a aproximadamente 150 atm. E então - mais: nossas vias aéreas simplesmente não são adequadas para “bombear” um ambiente tão denso. Os testadores do IBMP relataram que quando os pulmões e brônquios trabalham com uma mistura tão densa, surge uma sensação estranha e pesada, “como se você não estivesse respirando, mas bebendo ar”. Enquanto acordados, mergulhadores experientes ainda conseguem lidar com isso, mas durante os períodos de sono - e é impossível atingir tal profundidade sem passar longos dias descendo e subindo - eles são constantemente acordados por uma sensação de pânico e sufocamento. E embora os aquanautas militares do NII-40 tenham conseguido atingir a barra dos 450 metros e receber as merecidas medalhas de Heróis da União Soviética, isso não resolveu fundamentalmente o problema.

Novos recordes de mergulho ainda podem ser estabelecidos, mas aparentemente atingimos a fronteira final. A insuportável densidade da mistura respiratória, por um lado, e a síndrome nervosa de alta pressão, por outro, aparentemente colocaram o limite final às viagens humanas sob extrema pressão.

Pesquisa oceânica.

21. Da história da conquista do fundo do mar.

©Vladimir Kalanov,
"Conhecimento é poder".

É impossível estudar o Oceano Mundial sem mergulhar em suas profundezas. O estudo da superfície dos oceanos, seu tamanho e configuração, correntes superficiais, ilhas e estreitos já se arrasta há muitos séculos e sempre foi uma tarefa extremamente difícil e perigosa. Estudar as profundezas do oceano não apresenta menos dificuldades, e algumas dificuldades permanecem intransponíveis até hoje.

O homem, tendo mergulhado pela primeira vez na água nos tempos antigos, é claro, não perseguiu o objetivo de estudar as profundezas do mar. Certamente as suas tarefas eram então puramente práticas, ou, como se diz agora, pragmáticas, por exemplo: tirar uma esponja ou um marisco do fundo do mar para se alimentar.

E quando lindas bolas de pérolas foram encontradas nas conchas, o mergulhador as trouxe para sua cabana e as deu para sua esposa como decoração, ou as levou para si com o mesmo propósito. Somente as pessoas que viviam nas margens dos mares quentes podiam mergulhar na água e se tornarem mergulhadores. Eles não corriam o risco de pegar um resfriado ou ter cãibras musculares debaixo d'água.

O antigo mergulhador, pegando uma faca e uma rede para coletar as presas, agarrou uma pedra entre as pernas e se jogou no abismo. Esta suposição é bastante fácil de fazer, porque os pescadores de pérolas nos mares Vermelho e Arábico, ou os mergulhadores profissionais da tribo indiana Parawa, ainda fazem exatamente isso. Eles não conhecem equipamento de mergulho nem máscaras. Todo o seu equipamento permaneceu exatamente o mesmo de cem ou mil anos atrás.

Mas um mergulhador não é um mergulhador. Um mergulhador usa debaixo d'água apenas o que a natureza lhe deu, e um mergulhador usa dispositivos e equipamentos especiais para mergulhar mais fundo na água e permanecer lá por mais tempo. Um mergulhador, mesmo bem treinado, não consegue ficar debaixo d'água por mais de um minuto e meio. A profundidade máxima a que pode mergulhar não ultrapassa os 25-30 metros. Apenas alguns recordistas conseguem prender a respiração por 3-4 minutos e mergulhar um pouco mais fundo.

Se você usar um dispositivo tão simples como um tubo respiratório, poderá ficar debaixo d'água por muito tempo. Mas de que adianta isso se a profundidade de imersão não pode ser superior a um metro? O fato é que em profundidades maiores é difícil inspirar pelo tubo: é necessária maior força dos músculos do peito para vencer a pressão da respiração que atua sobre o corpo humano, enquanto os pulmões estão sob pressão atmosférica normal.

Já na antiguidade, foram feitas tentativas de usar dispositivos primitivos para respirar em profundidades rasas. Por exemplo, com a ajuda de pesos, algum tipo de embarcação tipo sino virada de cabeça para baixo foi baixada até o fundo, e o mergulhador pôde usar o suprimento de ar desta embarcação. Mas foi possível respirar tal sino apenas por alguns minutos, pois o ar ficou rapidamente saturado com dióxido de carbono exalado e tornou-se impróprio para respirar.

À medida que o homem começou a explorar o oceano, surgiram problemas com a invenção e fabricação dos dispositivos de mergulho necessários não só para a respiração, mas também para a visão na água. Uma pessoa com visão normal, abrindo os olhos na água, vê os objetos ao redor muito vagamente, como se estivesse em uma neblina. Isto é explicado pelo fato de que o índice de refração da água é quase igual ao índice de refração do próprio olho. Portanto, a lente não consegue focar a imagem na retina e o foco da imagem está muito atrás da retina. Acontece que uma pessoa na água torna-se extremamente clarividente - até mais 20 dioptrias e mais. Além disso, o contato direto com o mar e até com água doce causa irritação e dor nos olhos.

Antes mesmo da invenção dos óculos e máscaras subaquáticas com vidro, os mergulhadores dos séculos passados ​​​​fortaleciam as placas diante dos olhos, selando-as com um pedaço de pano embebido em resina. As placas eram feitas das mais finas seções polidas de chifre e tinham uma certa transparência. Sem tais dispositivos, era impossível realizar muitas obras durante a construção de portos, aprofundando portos, encontrando e levantando navios afundados, cargas e assim por diante.

Na Rússia, na época de Pedro I, quando o país chegou à costa marítima, o mergulho adquiriu importância prática.

A Rússia sempre foi famosa pelos seus artesãos, cujo retrato generalizado foi criado pelo escritor Ershov à imagem de Lefty, que calçou uma pulga inglesa. Um desses artesãos entrou para a história da tecnologia sob o comando de Pedro I. Foi Efim Nikonov, um camponês da aldeia de Pokrovskoye, perto de Moscou, que em 1719 fez um submarino de madeira (“navio escondido”), e também propôs o projeto de um traje de mergulho de couro com cano para ar, que era usado na cabeça e tinha janelas para os olhos. Mas ele não conseguiu trazer o desenho do traje de mergulho às condições de funcionamento exigidas, uma vez que seu “navio escondido” não resistiu ao teste e afundou no lago, o que resultou na negação de fundos a E. Nikonov. O inventor, é claro, não poderia saber que em seu traje de mergulho com um barril de ar na cabeça, uma pessoa, em qualquer caso, não seria capaz de resistir por mais de 2 a 3 minutos.

O problema de respirar debaixo d'água com o fornecimento de ar fresco ao mergulhador não pôde ser resolvido durante vários séculos. Na Idade Média e ainda mais tarde, os inventores não tinham ideia da fisiologia da respiração e das trocas gasosas nos pulmões. Aqui está um exemplo que beira o curioso. Em 1774, o inventor francês Fremins propôs um projeto para trabalhar debaixo d'água, composto por um capacete conectado por tubos de cobre a um pequeno tanque de ar. O inventor acreditava que a diferença entre o ar inspirado e o ar expirado era apenas a diferença de temperatura. Ele esperava que o ar exalado, passando sob a água através dos tubos, esfriasse e se tornasse respirável novamente. E quando, durante o teste deste dispositivo, o mergulhador começou a engasgar depois de dois minutos, o inventor ficou terrivelmente surpreso.

Quando ficou claro que para uma pessoa trabalhar debaixo d’água é necessário fornecer ar fresco continuamente, eles começaram a pensar em maneiras de fornecê-lo. A princípio tentaram usar foles como os de ferreiro para esse fim. Mas esse método não conseguiu fornecer ar a uma profundidade de mais de um metro - o fole não criou a pressão necessária.

Somente no início do século XIX foi inventada uma bomba de ar pressurizado, que fornecia ar ao mergulhador a uma profundidade significativa.

Durante um século, a bomba de ar foi acionada manualmente, depois surgiram as bombas mecânicas.

Os primeiros trajes de mergulho tinham capacetes abertos na parte inferior, para os quais o ar era bombeado por uma mangueira. O ar exalado saiu pela borda aberta do capacete. Um mergulhador com tal traje, por assim dizer, só poderia trabalhar na posição vertical, pois mesmo uma ligeira inclinação do submarinista levava ao enchimento do capacete com água. Os inventores destes primeiros trajes de mergulho foram, independentemente um do outro, o inglês A. Siebe (1819) e o mecânico de Kronstadt Gausen (em 1829). Logo começaram a produzir trajes de mergulho aprimorados, nos quais o capacete era hermeticamente conectado à jaqueta, e o ar exalado era liberado do capacete por meio de uma válvula especial.

Mas a versão melhorada do traje de mergulho não proporcionou ao mergulhador total liberdade de movimentos. A mangueira de ar pesada interferia no trabalho e limitava a amplitude de movimento. Embora esta mangueira fosse vital para o submarinista, muitas vezes era a causa de sua morte. Isso aconteceu quando a mangueira foi presa por algum objeto pesado ou danificada por um vazamento de ar.

A tarefa de desenvolver e fabricar equipamentos de mergulho nos quais o submarinista não dependesse do suprimento de ar de fonte externa e fosse totalmente livre em seus movimentos surgiu com toda clareza e necessidade.

Muitos inventores aceitaram o desafio de projetar tais equipamentos autônomos. Mais de cem anos se passaram desde a fabricação dos primeiros trajes de mergulho, e somente em meados do século 20 surgiu um dispositivo que ficou conhecido como mergulho. A parte principal do equipamento de mergulho é o aparelho respiratório, que foi inventado pelo famoso explorador francês das profundezas do oceano, mais tarde o mundialmente famoso cientista Jacques-Yves Cousteau e seu colega Emile Gagnan. No auge da Segunda Guerra Mundial, em 1943, Jacques-Yves Cousteau e seus amigos Philippe Taillet e Frederic Dumas testaram pela primeira vez um novo dispositivo para imersão em água. Scuba (do latim aqua - água e do inglês pulmão - pulmão) é um aparelho de mochila composto por cilindros de ar comprimido e um aparelho respiratório. Os testes mostraram que o dispositivo funciona com precisão, o mergulhador inala com facilidade e sem esforço ar limpo e fresco de um cilindro de aço. O mergulhador mergulha e sobe livremente, sem sentir nenhum incômodo.

Durante a operação, o equipamento de mergulho foi modificado estruturalmente, mas em geral sua estrutura permaneceu inalterada. No entanto, nenhuma alteração no projeto dará ao tanque de mergulho a capacidade de mergulhar profundamente. Um mergulhador, como um mergulhador com roupa de mergulho macia que recebe ar através de uma mangueira, não pode cruzar a barreira de cem metros de profundidade sem arriscar a vida. O principal obstáculo aqui continua sendo o problema respiratório.

O ar que todas as pessoas respiram na superfície da Terra, quando um mergulhador mergulha a 40-60 metros, causa envenenamento semelhante à intoxicação alcoólica. Ao atingir a profundidade especificada, o submarinista perde repentinamente o controle sobre suas ações, o que muitas vezes termina tragicamente. Foi estabelecido que a principal razão para tal “intoxicação profunda” é o efeito do nitrogênio sob alta pressão no sistema nervoso. O nitrogênio nos cilindros de mergulho foi substituído por hélio inerte e a “intoxicação profunda” parou de ocorrer, mas apareceu outro problema. O corpo humano é muito sensível à percentagem de oxigénio na mistura inalada. À pressão atmosférica normal, o ar que uma pessoa respira deve conter cerca de 21% de oxigênio. Com tal teor de oxigênio no ar, o homem percorreu todo o longo caminho de sua evolução. Se, à pressão normal, o conteúdo de oxigênio diminuir para 16%, ocorre a falta de oxigênio, o que causa uma perda repentina de consciência. Para uma pessoa debaixo d'água, esta situação é especialmente perigosa. Um aumento no teor de oxigênio na mistura inalada pode causar intoxicação, causando edema pulmonar e inflamação. À medida que a pressão aumenta, o risco de envenenamento por oxigênio aumenta. De acordo com os cálculos, a uma profundidade de 100 metros, a mistura inalada deve conter apenas 2 a 6 por cento de oxigênio e a uma profundidade de 200 m - não mais que 1 a 3 por cento. Assim, as máquinas respiratórias devem garantir que a composição da mistura inalada mude à medida que o submarinista mergulha nas profundezas. O apoio médico para o mergulho em alto mar de uma pessoa com traje macio é de suma importância.

Por um lado, o envenenamento por oxigênio e, por outro, a asfixia por falta do mesmo oxigênio ameaçam constantemente quem desce às profundezas. Mas isto não é o suficiente. Todo mundo agora conhece o chamado doença descompressiva. Vamos lembrar o que é. Em alta pressão, os gases que constituem a mistura respiratória se dissolvem no sangue do mergulhador. A maior parte do ar que um mergulhador respira é nitrogênio. Sua importância para a respiração é que dilui o oxigênio. Com uma rápida queda de pressão, quando o mergulhador é elevado à superfície, o excesso de nitrogênio não tem tempo de ser removido pelos pulmões e bolhas de nitrogênio se formam no sangue, e o sangue parece ferver. Bolhas de nitrogênio obstruem pequenos vasos sanguíneos, causando fraqueza, tontura e, às vezes, perda de consciência. Estas são manifestações da doença descompressiva (embolia). Quando bolhas de nitrogênio (ou outro gás que compõe a mistura respiratória) entram nos grandes vasos do coração ou do cérebro, o fluxo sanguíneo nesses órgãos é interrompido, ou seja, ocorre a morte.

Para prevenir o mal descompressivo, a subida do mergulhador deve ser feita lentamente, com paradas, para que ocorra a chamada descompressão do corpo, ou seja, para que o excesso de gás dissolvido tenha tempo de sair gradativamente do sangue pelos pulmões. Dependendo da profundidade do mergulho, são calculados o tempo de subida e o número de paradas. Se um mergulhador passa vários minutos em grandes profundidades, o tempo de descida e subida é calculado em várias horas.

O que foi dito confirma mais uma vez a simples verdade de que uma pessoa não pode viver no elemento água, que uma vez deu à luz seus ancestrais distantes, e ela nunca deixará o firmamento da Terra.

Mas para compreender o mundo, incluindo o estudo do oceano, as pessoas se esforçam persistentemente para dominar a profundidade do oceano. As pessoas realizavam mergulhos profundos em trajes de mergulho macios, sem sequer equipamentos como equipamento de mergulho.

O primeiro a descer a uma profundidade recorde de 135 metros foi o americano Mac Nol em 1937, e dois anos depois, os mergulhadores soviéticos L. Kobzar e P. Vygularny, respirando uma mistura de hélio, atingiram uma profundidade de 157 metros. Demorou dez anos para atingir a marca dos 200 metros. Dois outros mergulhadores soviéticos, B. Ivanov e I. Vyskrebentsev, desceram a esta profundidade em 1949.

Em 1958, um cientista cuja especialidade estava longe do mergulho subaquático interessou-se pelo mergulho. Ele era um jovem matemático, então com 26 anos, que já possuía o título de professor na Universidade de Zurique, Hans Keller. Agindo secretamente de outros especialistas, ele projetou os equipamentos, calculou a composição das misturas de gases e os tempos de descompressão e iniciou o treinamento. Um ano depois, usando um dispositivo em forma de sino de mergulho, ele afundou no lago de Zurique a uma profundidade de 120 metros. G. Keller alcançou tempos de descompressão curtos e recordes. Como ele conseguiu isso era seu segredo. Ele sonhava com um recorde mundial de profundidade de mergulho.

A Marinha dos EUA interessou-se pelo trabalho de G. Keller, e o próximo mergulho foi agendado para 4 de dezembro de 1962 no Golfo da Califórnia. Foi planejado baixar G. Keller e o jornalista inglês Peter Small do navio americano “Eureka” usando um elevador subaquático especialmente feito até uma profundidade de 300 metros, onde hasteariam as bandeiras nacionais suíça e americana. A bordo do Eureka, o mergulho foi monitorado por câmeras de televisão. Logo depois que o elevador desceu, apenas uma pessoa apareceu na tela. Ficou claro que algo inesperado havia acontecido. Posteriormente, foi determinado que houve um vazamento no elevador subaquático e ambos os aquanautas perderam a consciência. Quando o elevador foi içado a bordo do navio, G. Keller logo voltou a si, e P. Small já estava morto antes de o elevador ser içado. Além dele, morreu outro mergulhador do grupo de apoio, o estudante K. Whittaker. A busca por seu corpo foi infrutífera. Estes são os tristes resultados das violações das regras de segurança do mergulho.

A propósito, G. Keller perseguiu em vão o recorde: já em 1956, três mergulhadores soviéticos - D. Limbens, V. Shalaev e V. Kurochkin - visitaram uma profundidade de trezentos metros.

Nos anos seguintes, os mergulhos mais profundos atingiram os 600 metros! foram realizados por mergulhadores da empresa francesa Comex, que realiza trabalhos técnicos na indústria petrolífera na plataforma oceânica.

Um mergulhador com roupa macia e equipamento de mergulho mais avançado pode chegar a essa profundidade em questão de minutos. Não sabemos quais são os assuntos urgentes, quais os motivos que obrigaram os dirigentes da referida empresa francesa a arriscar a vida dos mergulhadores, enviando-os para profundidades extremas. Suspeitamos, contudo, que a razão aqui seja a mais trivial – o mesmo amor desinteressado pelo dinheiro, pelo lucro.

Provavelmente, uma profundidade de 600 metros já ultrapassa o limite fisiológico de mergulho para uma pessoa com roupa de mergulho macia. Quase não há necessidade de testar ainda mais as capacidades do corpo humano; elas não são ilimitadas. Além disso, a pessoa já esteve em profundidades significativamente superiores à linha dos 600 metros, embora não em traje de mergulho, mas em aparelhos isolados do ambiente externo. Há muito que ficou claro para os pesquisadores que uma pessoa pode ser baixada a grandes profundidades sem risco de vida apenas em câmaras de metal resistentes, onde a pressão do ar corresponde à pressão atmosférica normal. Isto significa que é necessário, em primeiro lugar, garantir a resistência e estanqueidade de tais câmaras e criar um fornecimento de ar com possibilidade de retirar o ar de exaustão ou regenerá-lo. No final das contas, esses dispositivos foram inventados e os pesquisadores desceram neles a grandes profundidades, até as profundezas extremas do Oceano Mundial. Esses dispositivos são chamados batisferas e batiscafos. Antes de conhecer esses dispositivos, pedimos aos leitores que tenham paciência e leiam nosso breve histórico desse assunto na próxima página do site Conhecimento é Poder.

©Vladimir Kalanov,
"Conhecimento é poder"

>>Pressão no fundo dos mares e oceanos. Exploração em alto mar

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Olá queridos leitores! Neste post, o tema principal será a exploração dos oceanos do mundo. O oceano é muito bonito e tentador, é o lar de muitas espécies diferentes de peixes e muito mais, o oceano também ajuda a nossa Terra na produção de oxigénio e desempenha um papel importante no seu clima. Mas as pessoas, há relativamente pouco tempo, começaram a estudá-lo detalhadamente e ficaram surpresas com os resultados... Leia mais sobre isso...

é uma ciência associada ao estudo. Também nos ajuda a aprofundar significativamente o nosso conhecimento sobre as forças naturais, incluindo a construção de montanhas, terramotos e erupções vulcânicas.

Os primeiros exploradores acreditavam que o oceano era um obstáculo para chegar a terras distantes. Eles tinham pouco interesse no que havia nas profundezas do oceano, apesar de os oceanos do mundo ocuparem mais de 70% da superfície da Terra.

É por esta razão que ainda há 150 anos prevalecia a ideia de que o fundo do oceano era uma enorme planície desprovida de quaisquer elementos de relevo.

A exploração científica do oceano começou no século XX. Em 1872 - 1876 A primeira viagem séria com fins científicos ocorreu a bordo do navio britânico Challenger, que contava com equipamentos especiais e sua tripulação era composta por cientistas e marinheiros.

De muitas maneiras, os resultados desta expedição oceanográfica enriqueceram o conhecimento humano sobre os oceanos e a sua flora e fauna.

Nas profundezas do oceano.

No Challenger, para medir as profundidades do oceano, existiam linhas especiais, que consistiam em bolas de chumbo pesando 91 kg, essas bolas eram presas a uma corda de cânhamo.

Poderia levar várias horas para que tal linha fosse baixada até o fundo de uma trincheira em águas profundas e, além disso, esse método muitas vezes não fornecia a precisão necessária para medir grandes profundidades.

Na década de 1920, surgiram ecobatímetros. Isso permitiu determinar a profundidade do oceano em apenas alguns segundos com base no tempo decorrido entre o envio do pulso sonoro e a recepção do sinal refletido pelo fundo.

As embarcações, equipadas com ecobatímetros, mediram a profundidade ao longo do percurso e obtiveram um perfil do fundo do oceano. O mais novo sistema de sondagem em alto mar, Gloria, está instalado em navios desde 1987. Este sistema permitiu digitalizar o fundo do oceano em faixas de 60 m de largura.

Anteriormente usadas para medir profundidades oceânicas, as linhas de pesquisa ponderadas eram frequentemente equipadas com pequenos tubos de solo para coletar amostras de solo do fundo do oceano. Os amostradores modernos são pesados ​​e grandes e podem mergulhar a uma profundidade de até 50 m em sedimentos de fundo mole.

Principais descobertas.

A exploração intensiva dos oceanos começou após a Segunda Guerra Mundial. As descobertas nas décadas de 1950 e 1960 relacionadas às rochas da crosta oceânica revolucionaram as geociências.

Estas descobertas comprovaram o facto de os oceanos serem relativamente jovens, e também confirmaram que o movimento das placas litosféricas que lhes deram origem continua até hoje, mudando lentamente a aparência da Terra.

O movimento das placas litosféricas provoca erupções vulcânicas e terremotos, além de levar à formação de montanhas. O estudo da crosta oceânica continua.

O navio "Glomar Challenger" no período 1968 - 1983. estava em uma circunavegação. Forneceu aos geólogos informações valiosas ao fazer buracos no fundo do oceano.

O navio Resolução da United Oceanographic Deep Drilling Society executou essa tarefa na década de 1980. Esta embarcação era capaz de realizar perfurações subaquáticas em profundidades de até 8.300 m.

As pesquisas sísmicas também fornecem dados sobre as rochas do fundo do oceano: as ondas de choque enviadas da superfície da água são refletidas de forma diferente nas diferentes camadas de rocha.

Como resultado, os cientistas recebem informações muito valiosas sobre possíveis depósitos de petróleo e a estrutura das rochas.

D Outros instrumentos automáticos são usados ​​para medir a velocidade da corrente e a temperatura em diferentes profundidades, bem como para coletar amostras de água.

Os satélites artificiais também desempenham um papel importante: monitorizam as correntes oceânicas e as temperaturas que afectam .

É graças a isso que recebemos informações muito importantes sobre as alterações climáticas e o aquecimento global.

Os mergulhadores em águas costeiras podem facilmente mergulhar a profundidades de até 100 m, mas para profundidades maiores, eles mergulham aumentando e liberando gradualmente a pressão.

Este método de mergulho é usado com sucesso para detectar navios naufragados e em campos de petróleo offshore.

Este método oferece muito mais flexibilidade ao mergulhar do que um sino de mergulho ou roupas de mergulho pesadas.

Submersíveis.

O meio ideal para explorar os oceanos são os submarinos. Mas a maioria deles pertence aos militares. Por esta razão, os cientistas criaram seus dispositivos.

Os primeiros dispositivos desse tipo apareceram em 1930-1940. O tenente americano Donald Walsh e o cientista suíço Jacques Piccard, em 1960, estabeleceram um recorde mundial de mergulho na área mais profunda do mundo - na Fossa das Marianas do Oceano Pacífico (Fossa Challenger).

No batiscafo "Trieste" desceram a uma profundidade de 10.917 m, e nas profundezas do oceano descobriram peixes incomuns.

Mas talvez o mais impressionante no passado mais recente tenham sido os acontecimentos associados ao minúsculo batiscafo "Alvin", com a ajuda do qual em 1985-1986. Os destroços do Titanic foram estudados a uma profundidade de cerca de 4.000 m.

Concluímos: o vasto oceano mundial tem sido muito pouco estudado e temos que estudá-lo cada vez mais a fundo. E quem sabe que descobertas nos aguardam no futuro... Este é um grande mistério que se abre gradualmente à humanidade graças à exploração dos oceanos do mundo.