不論在什么樣的環(huán)境之中,人的機(jī)體都要能克服外在壓力才不會導(dǎo)致身體受到傷害。對動物來說也是如此,對人類制造的工具同樣如此。
經(jīng)過測算,人類平均承受的大氣壓力為10個(gè)大氣壓,也就是每平方米的面積承受的壓力為10噸。為什么這么重的壓力沒有把我們給壓死呢?
那是因?yàn)槿梭w內(nèi)同樣有大氣壓力存在,比如我們的胸腔、肺部以及血液中實(shí)際上都是存在大氣壓力的。人體內(nèi)部的大氣壓力外部壓力相互抵消,保持了平衡,所以人類才沒被大氣壓力給壓死。
海水的壓力與海水的深度密切相關(guān)。海水深度每增加10米,則海水的壓力就會增加一個(gè)大氣壓。當(dāng)然這并不是精確值,這里取的只是一個(gè)近似值。
所以在1000米深位置的海水中,海水的壓力為100個(gè)大氣壓,也就是在這個(gè)位置,物體每平方米要承受的海水壓力為1000噸。
隨著海水的深度不斷加深,那么海水所產(chǎn)生的壓力也就隨之加大?梢韵胂,如果是在深達(dá)萬米的海水中,那里的壓力高達(dá)近1000個(gè)大氣壓,如此強(qiáng)大的壓力,對地球上的絕大部分生物來說都是難以承受的。
目前世界上已知的下潛最深的鯨魚是柯氏喙鯨,它們最深能下潛至2992米的海底。此外抹香鯨能下潛到2200米深的深海中。
抹香鯨之所以要深潛,那是因?yàn)樗鼈兎浅O矚g的食物大王烏賊就生活在深海中,為了尋覓食物,鯨魚就進(jìn)化出了能潛入深海中進(jìn)行捕食的本領(lǐng)。由于抹香鯨比較常見,因此我們就以抹香鯨為例,來解釋為什么有的鯨魚能深潛。
從仿生學(xué)的角度講,潛艇是科學(xué)家仿照鯨的許多特性而發(fā)明研制的?墒泅L的潛水深度卻比潛艇厲害的多。 小齒型鯨潛水深度是在100-300米左右,長須鯨能在300到500米水下停留一小時(shí)左右。
最大齒的抹香鯨的潛水能力更驚人,可以在一千米左右的水下停留2小時(shí)之久。
目前為止人類制造的軍用潛艇中,下潛深度最大的記錄為1250米,由前蘇聯(lián)685攻擊核潛艇“共青團(tuán)員”號創(chuàng)造。
一般來說,普通潛艇的下潛深度在300-400米之間,核潛艇的下潛深度在500米左右,俄羅斯的S I 和S II級潛艇,下潛深度能夠達(dá)到700-800米之間。
很明顯,潛艇從構(gòu)造上來說,是一個(gè)“空心”的物體。它就是由一個(gè)外殼包裹起來的空心體。所以,潛艇下潛的時(shí)候,它的外殼會隨著下潛的深度不斷增加,承受越來越大的壓力。
同時(shí),由于潛艇內(nèi)部需要住人,而人類居住的環(huán)境一般要保持一個(gè)大氣壓力,不可能再隨意增加或減少,因此潛艇內(nèi)的氣壓相對來說是穩(wěn)定的,它不會出現(xiàn)明顯變化。
所以潛艇下潛得越深,它的外殼所承受的壓力與它的內(nèi)部空間所產(chǎn)生的壓力差就會越來越大,就是說它的外部結(jié)構(gòu)上需要承受的壓力就越來越大。
而這些壓力全部需要由制造潛艇外殼的金屬構(gòu)件來承擔(dān)。目前人類的技術(shù)水平所能制造出來的金屬,它的抗壓能力就決定了潛艇的下潛深度。
雖然目前制造潛艇的抗海水壓力的能力仍然只能達(dá)到幾百米的深度。如果再深,它們就會因無法承受過大的壓力而被壓扁。
這就是潛艇只能下潛到幾百米深的海水中的原因。