Opțiuni
Modalități de a te scufunda în ocean. Explorări de adâncime

Modalități de a te scufunda în ocean. Explorări de adâncime

Există mult mai multe locuri pe pământ despre care știm mai puțin decât despre vastele întinderi ale spațiului. Vorbim în primul rând despre adâncimi de apă de necucerit. Potrivit oamenilor de știință, știința nu a început încă să studieze viața misterioasă de pe fundul oceanelor; toate cercetările se află la începutul călătoriei.

De la an la an sunt din ce în ce mai mulți temerari care sunt gata să efectueze o nouă scufundare record în adâncime. În materialul prezentat aș vrea să vorbesc despre înotări fără echipament, cu echipament de scuba și cu ajutorul batiscafelor, care au rămas în istorie.

Cea mai adâncă scufundare umană

Multă vreme, sportivul francez Loïc Leferme a deținut recordul la apnea. În 2002, a reușit să facă o scufundare la adâncime până la 162 de metri. Mulți scafandri au încercat să îmbunătățească acest indicator, dar au murit în adâncurile mării. În 2004, Leferm însuși a devenit victima propriei sale vanități. În timpul unei înot de antrenament în șanțul oceanic din Villefranche-sur-Mer, s-a scufundat la 171 de metri. Cu toate acestea, sportivul nu a reușit să iasă la suprafață.

Cea mai recentă scufundări record în adâncime a fost făcută de apneista austriac Herbert Nitzsch. A reușit să coboare până la 214 metri fără rezervor de oxigen. Astfel, realizarea lui Loïc Leferme este de domeniul trecutului.

Record de scufundări în mare adâncime pentru femei

Atleta franceză Audrey Mestre a stabilit mai multe recorduri în rândul femeilor. Pe 29 mai 1997, s-a scufundat până la 80 de metri într-o singură reținere a respirației, fără rezervor de aer. Un an mai târziu, Audrey și-a doborât propriul record, coborând 115 metri în adâncurile mării. În 2001, sportivul s-a scufundat până la 130 de metri. Acest record, care are statut mondial în rândul femeilor, este atribuit lui Audrey până în prezent.

Pe 12 octombrie 2002, Mestre a făcut ultima sa încercare în viață, scufundându-se fără echipament la 171 de metri în largul coastei Republicii Dominicane. Sportivul a folosit doar o încărcătură specială, fără butelii de oxigen. Ridicarea urma să fie efectuată folosind un dom de aer. Cu toate acestea, acesta din urmă s-a dovedit a fi neumplut. La 8 minute după ce a început scufundarea la adâncime, trupul lui Audrey a fost scos la suprafață de scafandri. Cauza oficială a morții sportivului a fost remarcată ca probleme cu echipamentul pentru ridicarea la suprafață.

Record de scufundări

Acum să vorbim despre scufundări la adâncime. Cea mai semnificativă dintre ele a fost realizată de scafandru francez Pascal Bernabe. În vara lui 2005, a reușit să coboare 330 de metri în adâncurile mării. Deși inițial a fost planificat să cucerească o adâncime de 320 de metri. Un record atât de important a fost atins ca urmare a unui mic incident. În timpul coborârii, frânghia lui Pascal s-a întins, ceea ce i-a permis să înoate încă 10 metri adâncime.

Scafandrul a reușit să se ridice cu succes la suprafață. Urcarea a durat 9 ore lungi. Motivul pentru o creștere atât de lentă a fost riscul ridicat de dezvoltare, care ar putea duce la stop respirator și deteriorarea vaselor de sânge. Este de remarcat faptul că pentru a stabili recordul, Pascal Bernabe a trebuit să petreacă 3 ani întregi într-un antrenament constant.

Record de scufundare într-un submersibil

Pe 23 ianuarie 1960, oamenii de știință Donald Walsh și Jacques Piccard au stabilit un record pentru scufundări pe fundul oceanului într-un vehicul cu echipaj. În timp ce se aflau la bordul micului submarin Trieste, cercetătorii au ajuns la fund la o adâncime de 10.898 de metri.

Cea mai adâncă scufundare într-un submersibil cu echipaj a fost realizată datorită construcției Deepsea Challenger, care a durat designerilor 8 ani lungi. Acest mini-submarin este o capsulă aerodinamică cu o greutate de peste 10 tone și cu o grosime a peretelui de 6,4 cm.De remarcat că înainte de a fi pus în funcțiune, batiscaful a fost testat de mai multe ori cu o presiune de 1160 de atmosfere, care este mai mare decât presiune care trebuia să afecteze pereții dispozitivului de pe fundul oceanului .

În 2012, celebrul regizor de film american James Cameron, pilotând mini-submarinul Deepsea Challenger, a cucerit recordul anterior stabilit de dispozitivul Trieste, ba chiar l-a îmbunătățit, cufundând 11 km în șanțul Mariinsky.

Trăim pe o planetă de apă, dar cunoaștem oceanele Pământului mai puțin bine decât unele corpuri cosmice. Mai mult de jumătate din suprafața lui Marte a fost cartografiată cu o rezoluție de aproximativ 20 m - și doar 10-15% din fundul oceanului a fost studiat cu o rezoluție de cel puțin 100 m. 12 oameni au fost pe Lună, trei au fost pe fundul șanțului Marianelor și toți nu au îndrăznit să scoată nasul din batiscafele grele.

Să ne scufundăm

Principala dificultate în dezvoltarea Oceanului Mondial este presiunea: la fiecare 10 m de adâncime aceasta crește cu o altă atmosferă. Când numărătoarea ajunge la mii de metri și sute de atmosfere, totul se schimbă. Lichidele curg diferit, gazele se comportă neobișnuit... Dispozitivele capabile să reziste acestor condiții rămân produse fragmentare, iar nici cele mai moderne submarine nu sunt proiectate pentru o asemenea presiune. Adâncimea maximă de scufundare a celor mai recente submarine nucleare Project 955 Borei este de doar 480 m.

Scafandrii care coboară sute de metri sunt numiți cu respect acvanauți, comparându-i cu exploratorii spațiului. Dar abisul mărilor este în felul său mai periculos decât vidul spațiului. Dacă se întâmplă ceva, echipajul care lucrează pe ISS se va putea transfera pe nava andocata și în câteva ore va ajunge la suprafața Pământului. Această rută este închisă pentru scafandri: evacuarea din adâncuri poate dura săptămâni. Și această perioadă nu poate fi scurtată sub nicio formă.

Cu toate acestea, există o cale alternativă către adâncime. În loc să creați corpuri din ce în ce mai durabile, puteți trimite acolo... scafandri vii. Recordul de presiune suportat de testeri în laborator este aproape dublu față de capacitățile submarinelor. Nu este nimic incredibil aici: celulele tuturor organismelor vii sunt umplute cu aceeași apă, care transmite liber presiunea în toate direcțiile.

Celulele nu rezistă la coloana de apă, precum carcasele solide ale submarinelor, ele compensează presiunea exterioară cu cele interne. Nu degeaba locuitorii „fumătorilor negri”, inclusiv viermii rotunzi și creveții, se simt grozav la mulți kilometri adâncime în fundul oceanului. Unele tipuri de bacterii pot rezista chiar și la mii de atmosfere destul de bine. Omul nu face excepție aici - singura diferență este că are nevoie de aer.

Sub suprafață

Oxigen Tuburile de respirație făcute din stuf erau cunoscute de mohicanii lui Fenimore Cooper. Astăzi, tulpinile goale ale plantelor au fost înlocuite cu tuburi din plastic, „în formă anatomică” și cu muștiștile confortabile. Cu toate acestea, acest lucru nu le-a făcut mai eficiente: legile fizicii și biologiei interferează.

Deja la un metru adâncime, presiunea pe piept crește la 1,1 atm - 0,1 atm de coloană de apă se adaugă aerului în sine. Respirația aici necesită un efort vizibil al mușchilor intercostali și numai sportivii antrenați pot face față acestui lucru. În același timp, nici măcar puterea lor nu va rezista mult și la maximum 4-5 m adâncime, iar începătorii au dificultăți de respirație chiar și la jumătate de metru. În plus, cu cât tubul este mai lung, cu atât conține mai mult aer. Volumul curent „de lucru” al plămânilor este în medie de 500 ml, iar după fiecare expirație, o parte din aerul evacuat rămâne în tub. Fiecare respirație aduce mai puțin oxigen și mai mult dioxid de carbon.

Este necesară ventilația forțată pentru a furniza aer proaspăt. Pompând gaz sub presiune crescută, puteți ușura munca mușchilor pieptului. Această abordare a fost folosită de mai bine de un secol. Pompele de mână sunt cunoscute scafandrilor încă din secolul al XVII-lea, iar la mijlocul secolului al XIX-lea, constructorii englezi care ridicau fundații subacvatice pentru suporturile de poduri lucrau deja de mult timp într-o atmosferă de aer comprimat. Pentru lucrare s-au folosit camere subacvatice cu pereți groși, cu fund deschis, în care s-a menținut o presiune ridicată. Adică chesoane.

Mai adânc de 10 m

Azot Nu au apărut probleme în timpul lucrului în chesoanele în sine. Dar, la revenirea la suprafață, muncitorii din construcții au dezvoltat adesea simptome pe care fiziologii francezi Paul și Vattel le-au descris în 1854 ca On ne paie qu'en sortant - „rambursare la ieșire”. Poate fi mâncărime severă a pielii sau amețeli, dureri la nivelul articulațiilor și mușchilor. În cele mai severe cazuri, s-a dezvoltat paralizia, a avut loc pierderea cunoștinței și apoi moartea.

Pentru a merge la adâncime fără dificultăți asociate cu presiunea extremă, puteți folosi costume spațiale grele. Acestea sunt sisteme extrem de complexe care pot rezista la scufundarea de sute de metri și mențin o presiune confortabilă de 1 atm în interior. Adevărat, sunt foarte scumpe: de exemplu, prețul unui costum spațial recent introdus de la compania canadiană Nuytco Research Ltd. EXOSUIT este de aproximativ un milion de dolari.

Problema este că cantitatea de gaz dizolvată într-un lichid depinde direct de presiunea deasupra acestuia. Acest lucru este valabil și pentru aer, care conține aproximativ 21% oxigen și 78% azot (alte gaze - dioxid de carbon, neon, heliu, metan, hidrogen etc. - pot fi neglijate: conținutul lor nu depășește 1%). Dacă oxigenul este absorbit rapid, atunci azotul pur și simplu saturează sângele și alte țesuturi: cu o creștere a presiunii cu 1 atm, un litru suplimentar de azot se dizolvă în organism.

Odată cu o scădere rapidă a presiunii, excesul de gaz începe să fie eliberat rapid, uneori spumând, ca o sticlă de șampanie deschisă. Vesiculele rezultate pot deforma fizic țesuturile, pot bloca vasele de sânge și le pot priva de alimentarea cu sânge, ducând la o mare varietate de simptome, adesea severe. Din fericire, fiziologii și-au dat seama destul de repede acest mecanism și, deja în anii 1890, boala de decompresie putea fi prevenită prin utilizarea unei scăderi treptate și atente a presiunii la normal - astfel încât azotul să părăsească organismul treptat, iar sângele și alte fluide să nu „fierbe”. ” .

La începutul secolului al XX-lea, cercetătorul englez John Haldane a întocmit tabele detaliate cu recomandări privind modurile optime de coborâre și urcare, compresie și decompresie. Prin experimente cu animale și apoi cu oameni - inclusiv pe el și pe cei dragi - Haldane a descoperit că adâncimea maximă sigură fără a necesita decompresie era de aproximativ 10 m și chiar mai puțin pentru o scufundare lungă. Întoarcerea din adâncuri trebuie făcută treptat și lent pentru a da timp azotului să fie eliberat, dar este mai bine să coborâți destul de repede, reducând timpul de intrare a excesului de gaz în țesuturile corpului. Noi limite de profunzime au fost dezvăluite oamenilor.

Mai adânc de 40 m

Heliu Lupta împotriva adâncimii este ca o cursă a înarmărilor. După ce au găsit o modalitate de a depăși următorul obstacol, oamenii au mai făcut câțiva pași - și au întâlnit un nou obstacol. Deci, după boala de decompresie, a apărut un flagel, pe care scafandrii îl numesc aproape cu dragoste „veveriță cu azot”. Faptul este că, în condiții hiperbare, acest gaz inert începe să acționeze nu mai rău decât alcoolul puternic. În anii 1940, efectul îmbătător al azotului a fost studiat de un alt John Haldane, fiul „celului”. Experimentele periculoase ale tatălui său nu l-au deranjat deloc și a continuat experimente dure asupra lui și a colegilor săi. „Unul dintre subiecții noștri a suferit o ruptură pulmonară”, a scris omul de știință în jurnal, „dar acum se recuperează”.

În ciuda tuturor cercetărilor, mecanismul intoxicației cu azot nu a fost stabilit în detaliu - totuși, același lucru se poate spune despre efectul alcoolului obișnuit. Ambele perturbă transmisia normală a semnalului la sinapsele celulelor nervoase și poate chiar schimbă permeabilitatea membranelor celulare, transformând procesele de schimb ionic de pe suprafața neuronilor într-un haos complet. În exterior, ambele se manifestă în moduri similare. Un scafandru care „a prins o veveriță cu azot” își pierde controlul. S-ar putea să intre în panică și să taie furtunurile sau, dimpotrivă, să se lase purtat de glume unei școli de rechini veseli.

Alte gaze inerte au și un efect narcotic, iar cu cât moleculele lor sunt mai grele, cu atât este nevoie de mai puțină presiune pentru ca acest efect să se manifeste. De exemplu, xenonul anesteziază în condiții normale, dar argonul mai ușor anesteziază doar în mai multe atmosfere. Cu toate acestea, aceste manifestări sunt profund individuale, iar unii oameni, când se scufundă, simt intoxicația cu azot mult mai devreme decât alții.

Puteți scăpa de efectul anestezic al azotului prin reducerea aportului acestuia în organism. Așa funcționează amestecurile de respirație nitrox, care conțin o proporție crescută (uneori până la 36%) de oxigen și, în consecință, o cantitate redusă de azot. Ar fi și mai tentant să treci la oxigen pur. La urma urmei, acest lucru ar face posibilă dublarea de patru ori a volumului cilindrilor de respirație sau de patru ori a timpului de lucru cu ele. Cu toate acestea, oxigenul este un element activ, iar la inhalare prelungită este toxic, mai ales sub presiune.

Oxigenul pur provoacă intoxicație și euforie și duce la deteriorarea membranei celulelor tractului respirator. În același timp, lipsa hemoglobinei libere (reduse) îngreunează eliminarea dioxidului de carbon, duce la hipercapnie și acidoză metabolică, declanșând reacții fiziologice de hipoxie. O persoană se sufocă, în ciuda faptului că corpul său are suficient oxigen. După cum a stabilit același Haldane Jr., chiar și la o presiune de 7 atm, puteți respira oxigen pur pentru nu mai mult de câteva minute, după care încep tulburările de respirație, convulsiile - tot ceea ce în argoul scufundărilor se numește cuvântul scurt „blackout” .

Respirație lichidă

Abordarea încă semi-fantastică pentru cucerirea adâncimii este de a folosi substanțe care pot prelua livrarea de gaze în loc de aer - de exemplu, înlocuitorul de plasmă sanguină perftoran. În teorie, plămânii pot fi umpluți cu acest lichid albăstrui și, saturându-l cu oxigen, îl pot pompa prin pompe, oferind respirație fără niciun amestec de gaze. Cu toate acestea, această metodă rămâne profund experimentală; mulți experți o consideră un punct mort și, de exemplu, în SUA, utilizarea perftoranului este interzisă oficial.

Prin urmare, presiunea parțială a oxigenului atunci când se respiră la adâncime este menținută chiar mai mică decât de obicei, iar azotul este înlocuit cu un gaz sigur și non-euforic. Hidrogenul ușor ar fi mai potrivit decât alții, dacă nu pentru explozivitatea sa atunci când este amestecat cu oxigen. Drept urmare, hidrogenul este rar folosit, iar al doilea gaz cel mai ușor, heliul, a devenit un înlocuitor obișnuit pentru azotul din amestec. Pe baza acesteia se produc amestecuri de respirație oxigen-heliu sau oxigen-heliu-azot - helioxuri și trimix-uri.

Mai adânc de 80 m

Amestecuri complexe Merită spus aici că compresia și decompresia la presiuni de zeci și sute de atmosfere durează mult timp. Atât de mult încât face munca scafandrilor industriali - de exemplu, atunci când deservesc platformele petroliere offshore - ineficientă. Timpul petrecut la adâncime devine mult mai scurt decât coborârile și ascensiunile lungi. Deja o jumătate de oră la 60 m duce la mai mult de o oră de decompresie. După o jumătate de oră la 160 m, va dura mai mult de 25 de ore pentru a reveni - și totuși scafandrii trebuie să coboare mai jos.

Prin urmare, camerele de presiune de adâncime au fost folosite în aceste scopuri de câteva decenii. Oamenii locuiesc uneori în ele săptămâni întregi, lucrând în ture și făcând excursii afară prin compartimentul de aerisire: presiunea amestecului respirator din „locuință” este menținută egală cu presiunea mediului acvatic din jur. Și deși decompresia la urcarea de la 100 m durează aproximativ patru zile, iar de la 300 m - mai mult de o săptămână, o perioadă decentă de muncă la adâncime face ca aceste pierderi de timp să fie complet justificate.

Metode de expunere prelungită la medii de înaltă presiune au fost dezvoltate încă de la mijlocul secolului XX. Complexele hiperbarice mari au făcut posibilă crearea presiunii necesare în condiții de laborator, iar testatorii curajoși din acea vreme au stabilit un record după altul, trecând treptat spre mare. În 1962, Robert Stenuis a petrecut 26 de ore la o adâncime de 61 m, devenind primul aquanaut, iar trei ani mai târziu, șase francezi, respirând trimix, au trăit la o adâncime de 100 m timp de aproape trei săptămâni.

Aici au început să apară noi probleme asociate cu șederea lungă a oamenilor în izolare și într-un mediu debilitant de inconfortabil. Datorită conductibilității termice ridicate a heliului, scafandrii pierd căldură cu fiecare expirație a amestecului de gaze, iar în „acasă” lor trebuie să mențină o atmosferă caldă constant - aproximativ 30 ° C, iar apa creează umiditate ridicată. În plus, densitatea scăzută a heliului modifică timbrul vocii, complicând serios comunicarea. Dar nici toate aceste dificultăți luate împreună nu ar pune o limită aventurilor noastre în lumea hiperbară. Există restricții mai importante.

Sub 600 m

LimităÎn experimentele de laborator, neuronii individuali care cresc „in vitro” nu tolerează bine presiunea extrem de ridicată, demonstrând hiperexcitabilitate neregulată. Se pare că acest lucru modifică semnificativ proprietățile lipidelor membranei celulare, astfel încât acestor efecte nu pot fi rezistate. Rezultatul poate fi observat și în sistemul nervos uman sub o presiune enormă. Începe să „oprească” din când în când, căzând în perioade scurte de somn sau stupoare. Percepția devine dificilă, corpul este cuprins de tremurături, începe panica: se dezvoltă sindromul nervos de înaltă presiune (HBP), cauzat de însăși fiziologia neuronilor.

Pe lângă plămâni, în organism există și alte cavități care conțin aer. Dar comunică cu mediul prin canale foarte subțiri, iar presiunea din ele nu se egalizează instantaneu. De exemplu, cavitățile urechii medii sunt conectate la nazofaringe doar printr-o trompa îngustă a lui Eustachio, care este adesea înfundată cu mucus. Neplăcerile asociate sunt familiare multor pasageri de avion care trebuie să închidă ermetic nasul și gura și să expire brusc, egalând presiunea urechii și a mediului extern. Scafandrii folosesc și acest tip de „suflare”, iar atunci când au nasul care curge, încearcă să nu se scufunde deloc.

Adăugarea unor cantități mici (până la 9%) de azot la amestecul de oxigen-heliu permite ca aceste efecte să fie oarecum slăbite. Prin urmare, scufundări record pe heliox ating 200-250 m, iar pe trimix care conține azot - aproximativ 450 m în larg și 600 m într-o cameră de compresie. Acvanauții francezi au devenit – și rămân – legiuitorii în acest domeniu. Alternarea aerului, amestecurile complexe de respirație, modurile dificile de scufundare și decompresie încă din anii 1970 au permis scafandrilor să depășească bara de adâncime de 700 m, iar compania COMEX, creată de studenții lui Jacques Cousteau, a devenit lider mondial în întreținerea de scufundări a platformelor petroliere offshore. Detaliile acestor operațiuni rămân un secret militar și comercial, așa că cercetătorii din alte țări încearcă să-i ajungă din urmă pe francezi, mișcându-se în felul lor.

Încercând să aprofundeze, fiziologii sovietici au studiat posibilitatea înlocuirii heliului cu gaze mai grele, precum neonul. Experimente pentru a simula o scufundare la 400 m într-o atmosferă de oxigen-neon au fost efectuate în complexul hiperbaric al Institutului de Probleme Medicale și Biologice din Moscova (IMBP) al Academiei Ruse de Științe și în Institutul de Cercetare „subacvatic” secret-40. al Ministerului Apărării, precum și în Institutul de Cercetare în Oceanologie care poartă numele. Shirshova. Cu toate acestea, greutatea neonului și-a arătat dezavantajul.

Se poate calcula că deja la o presiune de 35 atm densitatea amestecului oxigen-neon este egală cu densitatea amestecului oxigen-heliu la aproximativ 150 atm. Și apoi - mai mult: căile noastre respiratorii pur și simplu nu sunt potrivite pentru „pomparea” unui mediu atât de gros. Testerii IBMP au raportat că atunci când plămânii și bronhiile lucrează cu un amestec atât de dens, apare un sentiment ciudat și greu, „de parcă nu ai respira, ci ai bea aer”. În timp ce sunt treji, scafandrii cu experiență sunt încă capabili să facă față acestui lucru, dar în perioadele de somn - și este imposibil să ajungi la o asemenea adâncime fără a petrece zile lungi coborând și urcând - ei sunt treziți în mod constant de o senzație de panică de sufocare. Și deși acvanauții militari de la NII-40 au reușit să ajungă la bara de 450 de metri și să primească medalii binemeritate ale Eroilor Uniunii Sovietice, acest lucru nu a rezolvat în mod fundamental problema.

S-ar putea să fie încă stabilite noi recorduri de scufundări, dar se pare că am ajuns la granița finală. Densitatea insuportabilă a amestecului respirator, pe de o parte, și sindromul nervos de înaltă presiune, pe de altă parte, au pus aparent limita finală a călătoriei umane sub presiune extremă.

Cercetarea oceanelor.

21. Din istoria cuceririi mării adânci.

Este imposibil să studiezi Oceanul Mondial fără să te scufunzi în adâncurile sale. Studiul suprafeței oceanelor, mărimea și configurația acestora, curenții de suprafață, insulele și strâmtorii se desfășoară de multe secole și a fost întotdeauna o sarcină extrem de dificilă și periculoasă. Studierea adâncimii oceanului prezintă nu mai puține dificultăți, iar unele dificultăți rămân de nedepășit până în prezent.

Omul, care s-a scufundat pentru prima dată sub apă în vremuri străvechi, desigur, nu și-a urmărit scopul de a studia adâncurile mării. Cu siguranță sarcinile lui erau atunci pur practice sau, după cum se spune acum, pragmatice, de exemplu: să obțină un burete sau crustacee de pe fundul mării pentru hrană.

Iar când în scoici s-au găsit mingi frumoase de perle, scafandru le-a adus la coliba lui și le-a dăruit soției ca decor, sau le-a luat pentru el în același scop. Doar oamenii care locuiau pe țărmurile mărilor calde puteau să se scufunde în apă și să devină scafandri. Nu riscau să răcească sau să aibă crampe musculare sub apă.

Scufundatorul antic, luând un cuțit și o plasă pentru a strânge prada, a prins o piatră între picioare și s-a aruncat în abis. Această presupunere este destul de ușor de făcut, deoarece pescarii de perle din Marea Roșie și Marea Arabiei sau scafandrii profesioniști din tribul indian Parawa încă fac exact asta. Ei nu știu nici echipament de scuba sau măști. Toate echipamentele lor au rămas exact la fel ca acum o sută sau o mie de ani.

Dar un scafandru nu este un scafandru. Un scafandru folosește sub apă doar ceea ce i-a dat natura, iar un scafandru folosește dispozitive și echipamente speciale pentru a se scufunda mai adânc în apă și a rămâne acolo mai mult timp. Un scafandru, chiar și unul bine antrenat, nu poate sta sub apă mai mult de un minut și jumătate. Adâncimea maximă la care se poate scufunda nu depășește 25-30 de metri. Doar câțiva deținători de recorduri sunt capabili să-și țină respirația timp de 3-4 minute și să se scufunde ceva mai adânc.

Dacă utilizați un dispozitiv atât de simplu ca un tub de respirație, puteți rămâne sub apă destul de mult timp. Dar ce rost are asta dacă adâncimea de scufundare nu poate fi mai mare de un metru? Cert este că la adâncimi mai mari este dificil să inspiri printr-un tub: este nevoie de o forță mai mare a mușchilor pieptului pentru a depăși presiunea respirației care acționează asupra corpului uman, în timp ce plămânii sunt sub presiunea atmosferică normală.

Deja în antichitate s-au încercat folosirea dispozitivelor primitive pentru respirația la adâncimi mici. De exemplu, cu ajutorul greutăților, un fel de vas tip clopot răsturnat cu susul în jos a fost coborât până la fund, iar scafandrușul putea folosi alimentarea cu aer din această navă. Dar a fost posibil să respirați într-un astfel de clopot doar pentru câteva minute, deoarece aerul a fost saturat rapid cu dioxid de carbon expirat și a devenit nepotrivit pentru respirație.

Pe măsură ce omul a început să exploreze oceanul, au apărut probleme cu inventarea și fabricarea dispozitivelor de scufundare necesare nu numai pentru respirație, ci și pentru vederea în apă. O persoană cu vedere normală, deschizând ochii în apă, vede obiectele din jur foarte slab, ca într-o ceață. Acest lucru se explică prin faptul că indicele de refracție al apei este aproape egal cu indicele de refracție al ochiului însuși. Prin urmare, lentila nu poate focaliza imaginea pe retină, iar focalizarea imaginii este mult în spatele retinei. Se dovedește că o persoană în apă devine extrem de hipermetrope - până la plus 20 de dioptrii și mai mult. În plus, contactul direct cu marea și chiar cu apa dulce provoacă iritații și dureri oculare.

Chiar înainte de inventarea ochelarilor de protecție subacvatici și a măștilor cu sticlă, scafandrii din secolele trecute întăreau plăci în fața ochilor, sigilându-le cu o bucată de pânză înmuiată în rășină. Plăcile erau făcute din cele mai subțiri secțiuni lustruite de corn și aveau o anumită transparență. Fără astfel de dispozitive, era imposibil să se efectueze multe lucrări în timpul construcției de porturi, adâncirea porturilor, găsirea și ridicarea navelor scufundate, încărcături și așa mai departe.

În Rusia, în epoca lui Petru I, când țara a ajuns la coasta mării, scufundările au căpătat importanță practică.

Rus' a fost întotdeauna renumit pentru meșterii săi, un portret generalizat al căruia a fost creat de scriitorul Ershov după imaginea lui Lefty, care a încălțat un purice englezesc. Unul dintre acești meșteri a intrat în istoria tehnologiei sub Petru I. A fost Efim Nikonov, un țăran din satul Pokrovskoye de lângă Moscova, care în 1719 a făcut un submarin din lemn („vas ascuns”) și a propus, de asemenea, proiectarea un costum de scafandru din piele cu un butoi pentru aer, care se purta pe cap și avea ferestre pentru ochi. Dar nu a reușit să aducă designul costumului de scafandru în starea de lucru necesară, deoarece „nava sa ascunsă” nu a rezistat testului și s-a scufundat în lac, drept urmare lui E. Nikonov i s-au refuzat fonduri. Inventatorul, desigur, nu ar fi putut ști că în costumul său de scafandru cu un butoi de aer pe cap, o persoană, în orice caz, nu ar putea rezista mai mult de 2-3 minute.

Problema respirației sub apă cu furnizarea de aer proaspăt scafandrului nu a putut fi rezolvată timp de câteva secole. În Evul Mediu și chiar mai târziu, inventatorii nu aveau idee despre fiziologia respirației și a schimbului de gaze în plămâni. Iată un exemplu care se limitează la curioși. În 1774, inventatorul francez Fremins a propus un design pentru lucrul sub apă, constând dintr-o cască conectată prin tuburi de cupru la un mic rezervor de aer. Inventatorul credea că diferența dintre aerul inspirat și cel expirat este doar diferența de temperatură. Spera ca aerul expirat, trecând sub apă prin tuburi, să se răcească și să redevină respirabil. Și când, în timpul testării acestui dispozitiv, scafandrul a început să se sufoce după două minute, inventatorul a fost teribil de surprins.

Când a devenit clar că pentru ca o persoană să lucreze sub apă, aer proaspăt trebuie furnizat în mod continuu, au început să se gândească la modalități de a-l furniza. La început au încercat să folosească burduf ca de fierar în acest scop. Dar această metodă nu a reușit să furnizeze aer la o adâncime de mai mult de un metru - burduful nu a creat presiunea necesară.

Abia la începutul secolului al XIX-lea a fost inventată o pompă de aer sub presiune, care a furnizat scafandrului aer la o adâncime semnificativă.

Timp de un secol, pompa de aer a fost condusă manual, apoi au apărut pompele mecanice.

Primele costume de scafandru aveau căști deschise în partea de jos, în care aerul era pompat printr-un furtun. Aerul expirat ieșea prin marginea deschisă a căștii. Un scafandru într-un astfel de costum, ca să spunem așa, nu putea lucra decât în poziție verticală, deoarece chiar și o ușoară înclinare a submarinerului ducea la umplerea căștii cu apă. Inventatorii acestor prime costume de scafandru au fost, independent unul de celălalt, englezul A. Siebe (1819) și mecanicul din Kronstadt Gausen (în 1829). Curând au început să producă costume de scafandru îmbunătățite, în care casca era conectată ermetic la jachetă, iar aerul expirat era eliberat din cască cu o supapă specială.

Însă versiunea îmbunătățită a costumului de scafandru nu i-a oferit scafandrului libertate de mișcare completă. Furtunul greu de aer a interferat cu munca și a limitat aria de mișcare. Deși acest furtun era vital pentru submarinist, a fost adesea cauza morții acestuia. Acest lucru s-a întâmplat când furtunul a fost ciupit de un obiect greu sau deteriorat cu o scurgere de aer.

Sarcina de a dezvolta și fabrica echipamente de scufundare în care submarinerul să nu fie dependent de alimentarea cu aer dintr-o sursă externă și să fie complet liber în mișcările sale a apărut cu toată claritatea și necesitatea.

Mulți inventatori au acceptat provocarea de a proiecta astfel de echipamente autonome. Au trecut peste o sută de ani de la fabricarea primelor costume de scafandru și abia la mijlocul secolului al XX-lea a apărut un dispozitiv care a devenit cunoscut sub numele de scuba. Partea principală a echipamentului de scuba este aparatul de respirație, care a fost inventat de celebrul explorator francez al adâncurilor oceanului, mai târziu savantul de renume mondial Jacques-Yves Cousteau și colegul său Emile Gagnan. În apogeul celui de-al Doilea Război Mondial, în 1943, Jacques-Yves Cousteau și prietenii săi Philippe Taillet și Frederic Dumas au testat pentru prima dată un nou dispozitiv de scufundare în apă. Scuba (din latinescul aqua - apă și engleză lung - lung) este un aparat de rucsac format din cilindri de aer comprimat și un aparat de respirație. Testele au arătat că dispozitivul funcționează cu acuratețe, scafandrul inhalează cu ușurință, fără efort, aer curat și proaspăt dintr-un cilindru de oțel. Scufundatorul se scufundă și urcă liber, fără să simtă niciun inconvenient.

În timpul funcționării, echipamentul de scuba a fost modificat structural, dar în general structura sa a rămas neschimbată. Cu toate acestea, nicio modificare a designului nu va oferi rezervorului de scuba capacitatea de a se scufunda adânc. Un scafandru, ca un scafandru într-un costum de scafandru moale care primește aer printr-un furtun, nu poate trece bariera de o sută de metri adâncime fără a-și risca viața. Principalul obstacol aici rămâne problema respirației.

Aerul pe care toți oamenii de pe suprafața Pământului îl respiră, atunci când un scafandru se scufundă la 40-60 de metri, provoacă otrăvire similară intoxicației cu alcool. După ce a atins adâncimea specificată, submarinerul pierde brusc controlul asupra acțiunilor sale, care se termină adesea tragic. S-a stabilit că principalul motiv pentru o astfel de „intoxicație profundă” este efectul azotului sub presiune ridicată asupra sistemului nervos. Azotul din buteliile de scuba a fost înlocuit cu heliu inert, iar „intoxicația profundă” a încetat să apară, dar a apărut o altă problemă. Corpul uman este foarte sensibil la procentul de oxigen din amestecul inhalat. La presiunea atmosferică normală, aerul pe care o persoană îl respiră ar trebui să conțină aproximativ 21% oxigen. Cu un asemenea conținut de oxigen în aer, omul a parcurs întreaga cale lungă a evoluției sale. Dacă, la presiune normală, conținutul de oxigen scade la 16 la sută, atunci apare înfometarea de oxigen, ceea ce provoacă o pierdere bruscă a conștienței. Pentru o persoană aflată sub apă, această situație este deosebit de periculoasă. O creștere a conținutului de oxigen din amestecul inhalat poate provoca otrăvire, ducând la edem pulmonar și inflamație. Pe măsură ce presiunea crește, crește riscul de intoxicație cu oxigen. Conform calculelor, la o adâncime de 100 de metri, amestecul inhalat ar trebui să conțină doar 2-6 la sută oxigen, iar la o adâncime de 200 m - nu mai mult de 1-3 la sută. Astfel, aparatele de respirație trebuie să se asigure că compoziția amestecului inhalat se modifică pe măsură ce submarinerul se scufundă în adâncime. Asistența medicală pentru scufundarea la adâncime a unei persoane într-un costum moale este de o importanță capitală.

Pe de o parte, otrăvirea cu oxigen și, pe de altă parte, sufocarea din cauza lipsei aceluiași oxigen, amenință constant o persoană care coboară în adâncuri. Dar acest lucru nu este suficient. Toată lumea știe acum despre așa-numitul boala de decompresie. Să ne amintim ce este. La presiune mare, gazele care alcătuiesc amestecul de respirație se dizolvă în sângele scafandrului. Majoritatea aerului pe care un scafandru îl respiră este azot. Importanta sa pentru respiratie este ca dilueaza oxigenul. Odată cu o scădere rapidă a presiunii, când scafandrul este ridicat la suprafață, azotul în exces nu are timp să fie îndepărtat prin plămâni, iar în sânge se formează bule de azot, iar sângele pare să fiarbă. Bulele de azot înfundă vasele de sânge mici, provocând slăbiciune, amețeli și uneori pierderea conștienței. Acestea sunt manifestări ale bolii de decompresie (embolie). Când bulele de azot (sau alt gaz care formează amestecul respirator) pătrund în vasele mari ale inimii sau creierului, fluxul de sânge în aceste organe se oprește, adică are loc moartea.

Pentru a preveni boala de decompresie, ascensiunea scafandrului trebuie făcută lent, cu opriri, astfel încât să se producă așa-numita decompresie a corpului, adică pentru ca excesul de gaz dizolvat să aibă timp să părăsească treptat sângele prin plămâni. În funcție de adâncimea scufundării, se calculează timpul de urcare și numărul de opriri. Dacă un scafandru petrece câteva minute la adâncimi mari, atunci timpul pentru coborârea și ascensiunea lui se calculează în câteva ore.

Ceea ce s-a spus confirmă încă o dată adevărul simplu că o persoană nu poate trăi în elementul apă, care a dat naștere odată strămoșilor săi îndepărtați și nu va părăsi niciodată firmamentul pământului.

Dar pentru a înțelege lumea, inclusiv studiind oceanul, oamenii se străduiesc în mod persistent să stăpânească adâncimea oceanului. Oamenii au efectuat scufundări adânci în costume de scafandru moi, fără măcar echipament, cum ar fi echipamentul de scuba.

Primul care a coborât la o adâncime record de 135 de metri a fost americanul Mac Nol în 1937, iar doi ani mai târziu, scafandrii sovietici L. Kobzar și P. Vygularny, respirând un amestec de heliu, au ajuns la o adâncime de 157 de metri. A fost nevoie de zece ani după aceea pentru a ajunge la 200 de metri. Alți doi scafandri sovietici, B. Ivanov și I. Vyskrebentsev, au coborât la această adâncime în 1949.

În 1958, un om de știință a cărui specialitate era departe de scufundările subacvatice a devenit interesat de scufundări. Era un tânăr matematician de 26 de ani, care avea deja titlul de profesor la Universitatea din Zurich. Hans Keller. Acționând în secret față de alți specialiști, a proiectat echipamentul, a calculat compoziția amestecurilor de gaze și timpii de decompresie și a început antrenamentul. Un an mai târziu, folosind un dispozitiv sub forma unui clopot de scufundare, s-a scufundat pe fundul lacului Zurich la o adâncime de 120 de metri. G. Keller a atins timpi scurti de decompresie record. Cum a reușit acest lucru era secretul lui. A visat la un record mondial pentru adâncimea scufundărilor.

Marina SUA a devenit interesată de munca lui G. Keller, iar următoarea scufundare a fost programată pentru 4 decembrie 1962 în Golful California. Era planificat să coboare G. Keller și jurnalistul englez Peter Small de pe nava americană „Eureka” folosind un lift subacvatic special realizat la o adâncime de 300 de metri, unde ar arbora steaguri naționale elvețiene și americane. De la bordul Eureka, scufundarea a fost monitorizată cu ajutorul camerelor de televiziune. La scurt timp după ce liftul a coborât, pe ecran a apărut o singură persoană. A devenit clar că se întâmplase ceva neașteptat. Ulterior s-a stabilit că a existat o scurgere în liftul subacvatic și ambii acvanauți și-au pierdut cunoștința. Când liftul a fost ridicat la bordul navei, G. Keller și-a revenit curând în fire, iar P. Small era deja mort înainte ca liftul să fie ridicat. Pe lângă el, a murit un alt scafandru din grupul de sprijin, studentul K. Whittaker. Căutarea trupului său a fost zadarnică. Acestea sunt rezultatele triste ale încălcărilor regulilor de siguranță în scufundări.

Apropo, G. Keller a urmărit în zadar recordul: deja în 1956, trei scafandri sovietici - D. Limbens, V. Shalaev și V. Kurochkin - au vizitat o adâncime de trei sute de metri.

În anii următori, cele mai adânci scufundări au fost de până la 600 de metri! au fost efectuate de scafandri de la compania franceză Comex, care se ocupă de lucrări tehnice în industria petrolului de pe platforma oceanică.

Un scafandru într-un costum moale și cu cele mai avansate echipamente de scuba poate rămâne la o asemenea adâncime în câteva minute. Nu știm ce contează urgent, ce motive i-au obligat pe liderii amintitei companii franceze să riște viața scafandrilor, trimițându-i la adâncimi extreme. Bănuim, însă, că motivul aici este cel mai banal – aceeași dragoste dezinteresată de bani, de profit.

Probabil, o adâncime de 600 de metri depășește deja limita fiziologică a scufundărilor pentru o persoană într-un costum de scafandru moale. Nu este deloc necesar să testați în continuare capacitățile corpului uman; acestea nu sunt nelimitate. În plus, persoana a ajuns deja la o adâncime care depășește semnificativ linia de 600 de metri, deși nu în costum de scafandru, ci în dispozitive izolate de mediul extern. De mult timp a devenit clar pentru cercetători că o persoană poate fi coborâtă la adâncimi mari fără riscuri pentru viața sa numai în camere metalice puternice, unde presiunea aerului corespunde presiunii atmosferice normale. Aceasta înseamnă că este necesar, în primul rând, să se asigure rezistența și etanșeitatea unor astfel de camere și să se creeze o alimentare cu aer cu posibilitatea de a elimina aerul evacuat sau de a-l regenera. În cele din urmă, astfel de dispozitive au fost inventate, iar cercetătorii au coborât în ele la adâncimi mari, chiar până în adâncurile extreme ale Oceanului Mondial. Aceste dispozitive sunt numite batisfere și batiscafe. Înainte de a face cunoștință cu aceste dispozitive, le rugăm cititorilor să aibă răbdare și să citească scurtul nostru istoric al acestei probleme pe pagina următoare a site-ului web Knowledge is Power.

>> Presiunea pe fundul mărilor și oceanelor. Explorări de adâncime

Trimis de cititorii de pe site-uri de internet

Calendar-planificare tematică de fizică, descărcare teste, temă pentru un elev de clasa a VII-a, cursuri pentru un profesor de fizică de clasa a VII-a

Conținutul lecției notele de lecție sprijinirea metodelor de accelerare a prezentării lecției cadru tehnologii interactive Practică sarcini și exerciții ateliere de autotestare, instruiri, cazuri, întrebări teme pentru acasă întrebări de discuție întrebări retorice de la elevi Ilustrații audio, clipuri video și multimedia fotografii, imagini, grafice, tabele, diagrame, umor, anecdote, glume, benzi desenate, pilde, proverbe, cuvinte încrucișate, citate Suplimente rezumate articole trucuri pentru pătuțurile curioși manuale dicționar de bază și suplimentar de termeni altele Îmbunătățirea manualelor și lecțiilorcorectarea erorilor din manual actualizarea unui fragment dintr-un manual, elemente de inovație în lecție, înlocuirea cunoștințelor învechite cu altele noi Doar pentru profesori lecții perfecte plan calendaristic pentru anul; recomandări metodologice; program de discuții Lecții integrate

Salutare dragi cititori!În această postare, subiectul principal va fi explorarea oceanelor lumii. Oceanul este foarte frumos și tentant, găzduiește multe specii diferite de pești și nu numai, oceanul ajută, de asemenea, Pământul nostru să producă oxigen și joacă un rol important în clima sa. Dar oamenii, relativ recent, au început să-l studieze în detaliu și au fost surprinși de rezultate... Citește mai multe despre asta...

este o știință care este asociată cu studiul. De asemenea, ne ajută să ne aprofundăm în mod semnificativ cunoștințele despre forțele naturale, inclusiv construirea munților, cutremure și erupții vulcanice.

Primii exploratori au crezut că oceanul era un obstacol în calea atingerii ținuturilor îndepărtate. Erau de puțin interes în ceea ce se afla în adâncurile oceanului, în ciuda faptului că oceanele lumii ocupă mai mult de 70% din suprafața Pământului.

Din acest motiv, chiar și în urmă cu 150 de ani, ideea predominantă era că fundul oceanului era o câmpie imensă lipsită de orice elemente de relief.

Explorarea științifică a oceanului a început în secolul al XX-lea. În 1872 - 1876 Prima călătorie serioasă în scopuri științifice a avut loc la bordul navei britanice Challenger, care avea echipamente speciale, iar echipajul său era format din oameni de știință și marinari.

În multe privințe, rezultatele acestei expediții oceanografice au îmbogățit cunoștințele umane despre oceane și flora și fauna lor.

În adâncurile oceanului.

Pe Challenger, pentru măsurarea adâncimii oceanului, existau linii speciale, care constau din bile de plumb cu o greutate de 91 kg, aceste bile erau atașate de o frânghie de cânepă.

Ar putea dura câteva ore pentru ca o astfel de linie să fie coborâtă pe fundul unui șanț de mare adâncime și, în plus, această metodă destul de des nu a oferit precizia necesară pentru măsurarea adâncimii mari.

În anii 1920 au apărut sondele de eco. Acest lucru a făcut posibilă determinarea adâncimii oceanului în doar câteva secunde pe baza timpului scurs între trimiterea pulsului sonor și recepția semnalului reflectat de fund.

Navele, care erau echipate cu ecosonde, au măsurat adâncimea de-a lungul traseului și au obținut un profil al fundului oceanului. Cel mai nou sistem de sondare de adâncime, Gloria, a fost instalat pe nave din 1987. Acest sistem a făcut posibilă scanarea fundului oceanului în benzi de 60 m lățime.

Utilizate anterior pentru a măsura adâncimile oceanelor, liniile de sondaj ponderate erau adesea echipate cu tuburi mici de sol pentru a preleva mostre de sol de pe fundul oceanului. Prelevatoarele moderne sunt grele și mari și se pot scufunda la o adâncime de până la 50 m în sedimente de fund moale.

Descoperiri majore.

Explorarea intensivă a oceanelor a început după al Doilea Război Mondial. Descoperirile din anii 1950 și 1960 legate de rocile din crusta oceanică au revoluționat geoștiințele.

Aceste descoperiri au dovedit faptul că oceanele sunt relativ tinere și au confirmat, de asemenea, că mișcarea plăcilor litosferice care le-au dat naștere continuă și astăzi, schimbând încet aspectul pământului.

Mișcarea plăcilor litosferice provoacă erupții vulcanice și cutremure și, de asemenea, duce la formarea munților. Studiul scoartei oceanice continuă.

Nava „Glomar Challenger” în perioada 1968 - 1983. era într-o circumnavigare. Le-a oferit geologilor informații prețioase forând găuri în fundul oceanului.

Nava Resolution a United Oceanographic Deep Drilling Society a îndeplinit această sarcină în anii 1980. Această navă era capabilă să foreze sub apă la adâncimi de până la 8300 m.

Studiile seismice oferă și date despre rocile de pe fundul oceanului: undele de șoc trimise de la suprafața apei sunt reflectate diferit de diferitele straturi de rocă.

Drept urmare, oamenii de știință primesc informații foarte valoroase despre posibilele zăcăminte de petrol și structura rocilor.

D Alte instrumente automate sunt folosite pentru a măsura viteza și temperatura curentului la diferite adâncimi, precum și pentru a preleva probe de apă.

Sateliții artificiali joacă, de asemenea, un rol important: monitorizează curenții oceanici și temperaturile care afectează .

Datorită acestui fapt, primim informații foarte importante despre schimbările climatice și încălzirea globală.

Scafandrii din apele de coastă se pot scufunda cu ușurință la adâncimi de până la 100 m. Dar la adâncimi mai mari, se scufundă crescând treptat și eliberând presiunea.

Această metodă de scufundare este folosită cu succes pentru a detecta navele scufundate și în câmpurile petroliere offshore.

Această metodă oferă mult mai multă flexibilitate atunci când se scufundă decât un clopoțel sau costumele de scufundări grele.

Submersibile.

Mijlocul ideal pentru explorarea oceanelor sunt submarinele. Dar majoritatea aparțin armatei. Din acest motiv, oamenii de știință și-au creat dispozitivele.

Primele astfel de dispozitive au apărut în 1930–1940. Locotenentul american Donald Walsh și omul de știință elvețian Jacques Piccard, în 1960, au stabilit un record mondial pentru scufundări în cea mai adâncă zonă a lumii - în șanțul Mariana din Oceanul Pacific (Șanțul Challenger).

Pe batiscaful „Trieste” au coborât la o adâncime de 10.917 m, iar în adâncurile oceanului au descoperit pești neobișnuiți.

Dar poate cele mai impresionante din trecutul mai recent au fost evenimentele asociate cu micul batiscaf „Alvin”, cu ajutorul căruia în 1985 - 1986. Epava Titanicului a fost studiată la o adâncime de aproximativ 4.000 m.

Concluzionăm: vastul ocean mondial a fost studiat foarte puțin și trebuie să-l studiem din ce în ce mai în profunzime. Și cine știe ce descoperiri ne așteaptă în viitor... Acesta este un mare mister care se deschide treptat către umanitate datorită explorării oceanelor lumii.