为什么抹香鲸可以潜水一千米到两千米,而潜水艇就三百米左右就不行了,有什么区别?

好看是要用心去体会


抹香鲸(Physeter macrocephalus)是动物世界中最著名的深潜运动员,它们能够一口气潜入1000米以下的深海,而抹香鲸深潜记录是2250米。

图注:海生生物潜水深度比较,图片来自网络


看看抹香鲸再看看我们用钢铁制造的潜艇,这些集人类科技于一身的潜水器下潜深度往往只有300米,为什么呢?

图注:美国弗吉尼亚级核潜艇,图片来自网络



先看抹香鲸有什么潜水绝招:

抹香鲸每次潜水需要两个多小时,所以要储备足够量的氧气。抹香鲸每次呼吸能够换掉体内90%的氧气,除了肺部,抹香鲸的呼吸道甚至是肌肉都能够储存氧气用于潜水后的呼吸。

图注:生活在海洋之中的抹香鲸,图片来自网络


在解决了呼吸之后,就是面对海底巨大的压力,要知道2000米之下的深海,每平方厘米就要承受200公斤以上的压力。随着下潜,海水的压力不断变大,抹香鲸的身体也会在压力之下变形,变得更小。在抹香鲸的身体之内有一种类似鲸脂的流体物质,它能够将体内的器官包裹起来,避免在压力下不断变相的身体损伤内脏。

抹香鲸深潜时,它的新陈代谢速率也会不断降低,如此减少对氧气的消耗,并且能够对抗深海的低温。

说完了抹香鲸,再来看看潜水艇:

常见的军用潜艇,比如核动力潜艇,其尽管安装了耐压艇壳,但是外壳无法在压力之下自由变形,因为潜艇内部有各种仪器,各种设备,每一寸空间都是经过科学的设置设计的,所以其内部体积是固定的。在这样的前提之下,潜艇能够达到的最深深度就是其艇壳在安全范围之内能够承受的最大压强,通常是在300、400米左右。

图注:印度“歼击者”号潜艇的内部结构,图片来自网络

图注:英国核潜艇的内部,图片来自网络

当然啦,我们这里所讨论的潜艇是常见的军用潜艇,人类制造的深海潜艇和探测器下潜的深度可是大大超过抹香鲸的,比如我国研制的蛟龙号载人潜水器的下潜深度就可以达到7000米,一些深海探测器更是能够达到10000米的下潜深度。

图注:中国的“蛟龙”号载人潜水器,图片来自网络

抹香鲸与潜艇最大的区别就是:抹香鲸是动物,身体能够根据下潜的深度发生变化;潜艇是制造物,在设计阶段就已经根据用途确定了下潜深度范围。




古生物探索


鲸鱼是软的,并且体内充气器官可以排气变成“实心”;潜艇“硬”且是“空心”的,内部有人,不可能排完所有气体,气体压力也不能太大,不能抵抗深海海水压力。

鲸鱼是少有的以肺呼吸的海洋生物之一,由于体型庞大,肺部也是很大的,它们通常一次呼吸可以在水下撑15分钟,有极少数可以撑50分钟。生物组织的好处是本身就是含有大量水的,且生物膜能够透水,在深海中就算压力再强也无法压裂,就像水母那东西,那就是一泡子水,水压水能压出个什么结果。鲸鱼体内也有一些骨骼、器官内有空腔,如果没有特殊的能力,也一样会被挤爆,不过鲸鱼可以通过排掉一些气体或者通过收缩肺部的方式提高体内气体的压力与海水压力对抗,使得有些鲸鱼可以潜到2000米左右的深海。

潜艇是水下载人的工具,这个特点就使得潜艇必须是空心的,依靠配重等使潜艇上浮或者下沉。空心的潜艇内部气体压力如果能够和深海一样,那潜艇内外的压力也是均衡的,就像灌满水的沉船一样,并不会被压扁,但问题是要载人,人最适宜的大气压力就是地球表面,稍微大一些也可以,无器具潜水曾有人到达100多米深的地方,气压再大的话人也会呼吸困难造成危险,于是就变成了接近海面的气压和铁壳子支撑海水压力,大型潜艇很少能潜超过500米的 。

举个简单的例子,空易拉罐瓶子就算里边有气、封起来也会较容易压扁,因为气体容易被压缩,而装满水的密封易拉罐就比较难挤扁了。这也是为什么无人探测深海海底容易办到,而能做到载人潜入深海的国家就三两个,且深海潜艇都是壳子比较厚、体积又很小的。


来看世界呀


真正的原因我不清楚,但我想这就是人类为什么,一直在探索深海的原因,海底世界又称内太空,不只有比人类还巨大的生物,也有小到要用数十倍放大才看得到的生物,人类的科技要突破的,除了动力能源的问题,还有压力空间的控制,毕竟里面要搭载人与装备!


oris阿修


因为鲸鱼要潜下去吃乌贼,不吃就死了。

潜艇下潜为了隐藏踪迹,99%情况下潜10米跟潜10000米没啥区别。

潜300米是比较合理深度,'综合费用能力技术材料等。

就像四座轿车能满足大部分需要了,不用每家买辆公交车


分享到:


相關文章: