Иногда океанографы используют давление глубоководного моря, чтобы создавать украшенные уменьшенные стаканчики из пенопласта в качестве сувениров, а также для научной пропаганды. ©Woods Hole Oceanographic Institution
Океанские воды покрывают около 70 процентов планеты. В среднем эта вода имеет глубину 3,800 метров (почти 2.4 мили). Но в самых глубоких местах морская вода заполняет невероятные 11,000 метров (6.8 миль) пространства над дном океана. Как знает любой, кто пытался нырнуть на дно глубокого бассейна, вся эта вода становится тяжелой — быстро. Экстремальное давление — одна из причин, почему дно океана до сих пор остается в значительной степени не исследованным.
Когда человек, рыба или другое морское существо плавают, вода давит на них со всех сторон. Они ощущают равное давление со всех направлений. У поверхности океана это давление такое же, как и то, что мы ощущаем, когда стоим на суше. Это давление называется атмосферным давлением. Этот термин используется как единица измерения. Это давление полной атмосферы Земли, давящей на нас на уровне моря. Когда вы поднимаетесь с уровня моря на более высокую высоту на суше, атмосферное давление падает. Это происходит потому, что над вами меньше воздуха, давящего вниз.
Аналогично, когда вы погружаетесь глубже в воду, давление увеличивается. Подводное давление называется гидростатическим давлением. (Гидро означает воду. Статическое означает в покое.) Чем больше воды над вами, тем больше она давит на вас. Но вода давит не только сверху. Она давит со всех сторон и даже снизу. Эта восходящая сила называется плавучестью. Это то, что удерживает вас на плаву в воде.
Представьте, что дайвер плывет прямо вниз с поверхности. По мере погружения у него закладывает уши. Это то же самое ощущение, которое вы испытываете, когда поднимаетесь в горы. Это происходит потому, что давление с одной стороны барабанной перепонки больше, чем с другой. Дайверу нужно глотнуть или пошевелить челюстью, чтобы выровнять давление с обеих сторон. Это то, что происходит, когда вы «поп» свои уши.
Когда дайвер достигает 10 метров (33 фута), давление в два раза больше, чем на поверхности. На каждые 10 метров воды гидростатическое давление увеличивается на одну атмосферу. На средней глубине океана (3,800 метров) давление на дне моря в 380 раз больше, чем на поверхности. В самых глубоких впадинах оно в 1,100 раз больше!
Все это давление вызывает серьезные проблемы для людей и других животных, дышащих воздухом. Наши легкие заполняются воздухом, и у нас есть воздушные пространства в голове. Слишком большое давление может привести к коллапсу этих пространств, раздавив нас. Животные, адаптированные к жизни в глубоких океанах, не имеют воздушных карманов в своих телах.
Некоторые морские животные перемещаются между глубоким океаном и поверхностью. Киты-кашалоты — самые глубокие ныряющие млекопитающие. Они дышат воздухом. Но у них есть подвижные ребра и легкие, которые позволяют китам справляться с давлением, не нанося ущерба.
Океанографы должны были разработать специальное оборудование, чтобы исследовать глубины океана. Возьмите, к примеру, подводные роботы. Они изготовлены из чрезвычайно прочных материалов, которые выдерживают давление. Некоторые подводные аппараты перевозят людей, другие управляются удаленно. Оба типа должны быть способны выдерживать экстремальное давление, не треща. Инструменты, используемые для измерений, также должны работать под всем этим давлением.
Инженеры также работают над тем, чтобы сделать подводные аппараты нейтрально плавучими. Помните, что плавучесть — это сила воды, которая давит на объект снизу. Представьте, что пространство, занимаемое объектом, вместо этого заполнено водой. Вода в этом пространстве весит столько же, сколько и вода вокруг него. Таким образом, гидростатическое давление одинаково со всех сторон. Если объект в этом пространстве весит больше, чем вода, он утонет. Если он весит меньше, он будет плавать. Постоянная регулировка положения требует энергии. Поэтому исследователи стараются создать аппараты, которые весят столько же, сколько и вода. Это позволяет им оставаться в подвешенном состоянии в воде без необходимости регулировать свое положение.
Гидростатическое давление — одна из основных причин, почему так мало дна океана было исследовано. Но новые достижения меняют это. Они позволяют исследователям открывать новые и неожиданные особенности нашей планеты. Они превращают глубины океана в новый фронтир.