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潜入水下生活

2009-03-06

小学生时代·综合版 2009年2期
关键词:潜水员大气压芬奇

国 娣

人类自古就梦想着能像鹰一样搏击长空,像鲸一样遨游大海。但是,人究竟能潜入海中多深?人能不能像鱼一样在水中生活呢?

古老的潜水钟

400多年前,在西班牙的托莱多,两个希腊人躲在一口神秘的大钟里沉到水底。当大钟被缓缓地从水中提上来时,虽然他们的脚上沾满了河底的淤泥,但衣服却一点儿也没湿。这是一口普普通通的大钟,里面除了两根两头都系在钟顶的绳子,能供人像荡秋千一样坐着,其他什么也没有。要理解它的科学原理,只要将一只玻璃杯杯口朝下,垂直地缓缓插入水中,看看玻璃杯里的水面是否总是低于玻璃杯外的水面就明白了。

别看这潜水钟原始、简陋,1644年,瑞典的潜水员还用这样的一口钟下沉到水下30米深处,从“维沙”号沉船残骸上回收了一尊青铜大炮。由于下潜越深,压力越大,钟内的水面也越高,而且钟内能供人呼吸的空气也极其有限。在这样的条件下,要把一尊大炮打捞上来,其难度可想而知。

达·芬奇失败了

为了潜得更深一点,人们费尽心机。意大利著名画家达·芬奇就曾经设计过一种潜水呼吸管:潜水员用嘴咬住管子的一端,管子的另一端伸出水面。这样一来,潜水员就可在水下用嘴呼吸到水面上的空气,而用不着屏气潜水了。为了管子不被压瘪,他还在呼吸管外套上了坚固的外套。

可惜,达·芬奇的这一发明“中看不中用”。

为什么呢?原来,生活在陆地上的我们,之所以能够自由地呼吸,是因为包围着我们身体的空气与吸入我们肺里的空气具有相同的压强,都是1个大气压。所以,只要我们的呼吸器官稍微用点劲,就可以把外面的空气吸到肺里,或者把肺里的空气吐出来。而在水下,情况就不同了,潜得越深,潜水者的胸部、肺部甚至心脏都要受到比1个大气压更大的压强,他的呼吸器官就会因为受到挤压而难以正常工作。

我们知道,水深每增加10米,压强就增加约1个大气压。所以,即使是在水下1米的深处,用达·芬奇的管子呼吸时,潜水者吸入的空气只有1个大气压,而他的胸部和肺部受到的压强则有1.1个大气压,在这种情况下,他怎么可能轻而易举地吸气呢?当水深达10米时,潜水者身体所承受的压强达到2个大气压,想通过管子呼吸水面上方的空气几乎是不可能的事。

用“水肺”呼吸

20世纪中叶,法国潜水探险家雅克·库斯托曾预言:“总有一天,人们在水下的活动将会像在陆地上一样轻松自如,非但如此,而且还能感到非常舒适。” 库斯托与人合作,发明了一种被称为“水肺”的水下呼吸器。凭借水肺,他在水中翻筋斗;凭借水肺,他只用一个手指就能支撑整个身体倒立在海底。

有了水肺,潜水者就能穿着轻便的潜水服,戴着面罩,背负着压缩空气罐潇洒地潜入水中。水肺的核心部件是自动调节器,它是一个极其灵敏的装置,能自动为潜水者提供与周围海水压强相等的压缩空气。哪怕海水的压强有细微的变化,它也能迅速而准确地作出反应。有了它,潜水者能在不同的潜水深度得到不同压强的空气,从而自由顺畅地呼吸。人真的能像鱼儿一样在水中随心所欲了!当然,在有限的压缩空气用完之前,你必须浮出水面。

水下生活的奇特滋味

一位美国医生在医学实验中发现,如果在深海的高压下逗留到一定的时间,人的血液和组织中所渗入的气体就会达到饱和。此后,只要压强不变,再延长逗留的时间,血液和组织里的气体含量也不会改变。就像一只盛满了水的杯子,容量已达饱和程度,再加一滴也不行了。这意味着,潜水员可以在海洋的某个深度工作一段时间,直到完成任务后再返回海面,进行一次减压就行了。

根据这一“饱和潜水”理论,1963年6月14日,一座位于红海岸边水下10米深处的海底村竣工了。5位科学家在其中工作和生活了一个月。白天,他们穿上潜水衣出去考察海洋生物,晚上返回海底村睡眠,恢复体力。此外,他们阅读、吃饭、玩牌、写信,喜欢干什么就干什么,毫无拘束。别看离水面只有10米,奇特的事情还不少:房间里异常潮湿,床单就像湿毛巾;点燃的香烟,一会儿便抽完了,比在陆地上快许多;肌肤的伤口也好得比在陆地上至少快一倍时间;电风扇老是慢吞吞的,转动起来特别费劲;在陆地上天天要刮胡须的人,在水下的一个月时间里,竟然很少刮胡须,因为胡须长得特别慢。

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