论文部分内容阅读
人类自古就梦想着像鹰一样搏击长空,像鲸一样遨游大海。直到今天,空中滑翔和深海潜水仍然是人们最喜爱的运动项目。可你是否想过,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,在西班牙城市托莱多,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。要理解它的工作原理,只要将一只玻璃杯口朝下,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,瑞典的潜水员就曾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,在潜水史上竖起了一块不朽的碑石。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,其难度真是可想而知。
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,让潜水员用嘴咬着长管子的一端,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: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,潜水者吸入的空气只有一个大气压,而他的胸部和肺部受到的压强则有1?郾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。
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,他只用一个手指支撑身体倒立在海底。这样不管他怎样折腾,水肺都可靠地工作着。
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。你一定会问,水肺又是怎样工作的呢?水肺实际上是一个能够自动调节压力的水下供气装置。压缩空气罐里充满了150~200个大气压的高压空气,并与潜水者所戴的头盔或面罩相连通。高压空气通过减压阀后,压强降低到比周围的水压高4~8个大气压。然后,再通过低压阀进入头盔或面罩。
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,自由顺畅地呼吸。从而将下潜的深度一下子推进到了200米。人类从此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,你就得浮出水面了。
徒手潜水109米
不用任何工具,仅屏一口气能潜水至多深呢?1949年,意大利人布克尔创造了30米的深潜纪录。1974年,意大利人麦奥尔卡创造了深潜87米的世界纪录。这一纪录令世界哗然,许多人认为,打破这一纪录是不可想象的,至少在10年到20年内是不可能的。然而,在时隔不到6年的1982年,法国人马休利就刷新了麦奥尔卡的潜水纪录。
马休利穿着能保持体温的潜水衣,戴上了保护眼睛的透镜、鼻夹、手套和潜水脚蹼,在使用潜水装备的2名医生、5名裁判员、4名摄影师的陪同下,在意大利近岸的厄尔巴岛附近,向着第勒尼安海的深处潜去。借助于30千克重的沙囊,用时105秒,马休利潜到了水下100米深处,新的世界纪录诞生了!
1983年,法国人雅克·马约勒深潜105米,成为“世界上潜得最深的人”。2006年9月6日,在法国尼斯,不配备呼吸器,也不借助任何重量装备,完全依靠自身力量下潜和上浮,吉翁·奈瑞徒手潜水109米,再次刷新世界纪录。
也许,你游泳时也能屏着一口气潜入水下2米甚至3米,但请记住,屏气潜水是危险的,玩耍时千万要当心。因为即使对训练有素的人,屏气潜水也会产生不良的后果:它会使人的心脏扩大,肺部受损,甚至突发意外导致死亡。
潜水员如何死里逃生
在我们呼吸的空气里,78%是氮,21%是氧,0.94%是惰性气体,0.03%是二氧化碳,剩下的0.03%是其他气体和杂质。进入肺里的氧气通过血液流遍全身,供给各个器官和组织。通常,这一过程是在一个大气压的环境中进行的。而在潜水时,情况就不一样了,潜水深度越大,所呼吸的空气压强也越大。此时,除了氧,还有氮等其他气体也会进入血液。当潜水员上浮时,水压减小,他所呼吸的空气的压强也相应减小,血液里的氮气就开始离开血液。如果他上升得过快,气体突然释放,就会形成许多气泡,这情景就像汽水瓶盖打开时一样。此时,较大的气泡会威胁心脏瓣膜的活动,较小的气泡则会阻塞心脑血管,使潜水员出现意外。
为了防止意外,潜水员只能缓缓上升,每上升一段就停一停,以便让氮气从他们的身体组织流往血液,再从血液流入肺里,最后从肺细胞壁逸出体外,从而避免血液里出现致命的气泡。如果不懂这一科学道理,一个劲地从海洋深处直接游回水面,恐怕很难活着上岸了。
你也许会问,万一遇到紧急情况,必须立即返回水面,岂不是死路一条了?是的,除非他马上进入减压舱,否则难逃一死。减压舱是一个密封的容器。从海洋深处迅速返回的潜水员进入减压舱后,必须把舱内的空气压强调节到与他刚才所处的海水压强相同;然后,再逐步地减压,使他就像在海洋里缓缓上升一样。为了确保安全,减压的时间必须大致相当于潜水员在水下所待时间的两倍那么长。
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。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。减压的过程,减压的时间是一样的。
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。五位科学家在其中工作和生活了一个月。他们穿上潜水衣出去考察海洋生物,返回居住室能得到充足的睡眠,恢复体力。此外,阅读、吃饭、玩牌、写信、日光浴、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:炎热潮湿,床单像湿毛巾;点燃的香烟,一会儿便抽完了,比陆地上快许多;肌肤的伤口也好得比在陆地上至少快一倍时间;居住室里的电风扇老是慢吞吞的,转动起来特别费劲。此外,在陆地上几乎天天要刮胡须的人,在水下一个月时间里,竟然很少刮胡须,因为胡须长得特别慢。
古老的潜水钟
400多年前,在西班牙城市托莱多,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。要理解它的工作原理,只要将一只玻璃杯口朝下,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,瑞典的潜水员就曾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,在潜水史上竖起了一块不朽的碑石。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,其难度真是可想而知。
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,让潜水员用嘴咬着长管子的一端,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: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,潜水者吸入的空气只有一个大气压,而他的胸部和肺部受到的压强则有1?郾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。
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,他只用一个手指支撑身体倒立在海底。这样不管他怎样折腾,水肺都可靠地工作着。
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。你一定会问,水肺又是怎样工作的呢?水肺实际上是一个能够自动调节压力的水下供气装置。压缩空气罐里充满了150~200个大气压的高压空气,并与潜水者所戴的头盔或面罩相连通。高压空气通过减压阀后,压强降低到比周围的水压高4~8个大气压。然后,再通过低压阀进入头盔或面罩。
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,自由顺畅地呼吸。从而将下潜的深度一下子推进到了200米。人类从此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,你就得浮出水面了。
徒手潜水109米
不用任何工具,仅屏一口气能潜水至多深呢?1949年,意大利人布克尔创造了30米的深潜纪录。1974年,意大利人麦奥尔卡创造了深潜87米的世界纪录。这一纪录令世界哗然,许多人认为,打破这一纪录是不可想象的,至少在10年到20年内是不可能的。然而,在时隔不到6年的1982年,法国人马休利就刷新了麦奥尔卡的潜水纪录。
马休利穿着能保持体温的潜水衣,戴上了保护眼睛的透镜、鼻夹、手套和潜水脚蹼,在使用潜水装备的2名医生、5名裁判员、4名摄影师的陪同下,在意大利近岸的厄尔巴岛附近,向着第勒尼安海的深处潜去。借助于30千克重的沙囊,用时105秒,马休利潜到了水下100米深处,新的世界纪录诞生了!
1983年,法国人雅克·马约勒深潜105米,成为“世界上潜得最深的人”。2006年9月6日,在法国尼斯,不配备呼吸器,也不借助任何重量装备,完全依靠自身力量下潜和上浮,吉翁·奈瑞徒手潜水109米,再次刷新世界纪录。
也许,你游泳时也能屏着一口气潜入水下2米甚至3米,但请记住,屏气潜水是危险的,玩耍时千万要当心。因为即使对训练有素的人,屏气潜水也会产生不良的后果:它会使人的心脏扩大,肺部受损,甚至突发意外导致死亡。
潜水员如何死里逃生
在我们呼吸的空气里,78%是氮,21%是氧,0.94%是惰性气体,0.03%是二氧化碳,剩下的0.03%是其他气体和杂质。进入肺里的氧气通过血液流遍全身,供给各个器官和组织。通常,这一过程是在一个大气压的环境中进行的。而在潜水时,情况就不一样了,潜水深度越大,所呼吸的空气压强也越大。此时,除了氧,还有氮等其他气体也会进入血液。当潜水员上浮时,水压减小,他所呼吸的空气的压强也相应减小,血液里的氮气就开始离开血液。如果他上升得过快,气体突然释放,就会形成许多气泡,这情景就像汽水瓶盖打开时一样。此时,较大的气泡会威胁心脏瓣膜的活动,较小的气泡则会阻塞心脑血管,使潜水员出现意外。
为了防止意外,潜水员只能缓缓上升,每上升一段就停一停,以便让氮气从他们的身体组织流往血液,再从血液流入肺里,最后从肺细胞壁逸出体外,从而避免血液里出现致命的气泡。如果不懂这一科学道理,一个劲地从海洋深处直接游回水面,恐怕很难活着上岸了。
你也许会问,万一遇到紧急情况,必须立即返回水面,岂不是死路一条了?是的,除非他马上进入减压舱,否则难逃一死。减压舱是一个密封的容器。从海洋深处迅速返回的潜水员进入减压舱后,必须把舱内的空气压强调节到与他刚才所处的海水压强相同;然后,再逐步地减压,使他就像在海洋里缓缓上升一样。为了确保安全,减压的时间必须大致相当于潜水员在水下所待时间的两倍那么长。
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。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。减压的过程,减压的时间是一样的。
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。五位科学家在其中工作和生活了一个月。他们穿上潜水衣出去考察海洋生物,返回居住室能得到充足的睡眠,恢复体力。此外,阅读、吃饭、玩牌、写信、日光浴、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:炎热潮湿,床单像湿毛巾;点燃的香烟,一会儿便抽完了,比陆地上快许多;肌肤的伤口也好得比在陆地上至少快一倍时间;居住室里的电风扇老是慢吞吞的,转动起来特别费劲。此外,在陆地上几乎天天要刮胡须的人,在水下一个月时间里,竟然很少刮胡须,因为胡须长得特别慢。