03.07 鯨魚是肉做的,潛入萬米深都沒事,為什麼鋼鐵打造的潛艇容易被壓扁?

飛誮絕戀


魚類的抗壓能力一方面是由於它們自身的“形狀”,另一方面則是因為它們長期適應海洋環境的進化所導致的


然而鯨魚雖然名字裡有一個魚字,但它其實是哺乳動物,而且最大下潛深度只有2000米,絕大部分鯨魚都在500米到1500米深度的海域出沒,迄今為止日內雖然在8000米乃至近萬米的深海都找到了魚類,但那些魚無一例外都是非常小巧的。

人類科學中的“仿生學”一直以來都主張從大自然裡找老師,然而人類根據仿生學原理製造的機器卻很少有“超過”老師的,其中最明顯的例子就是潛水艇。


但由於潛艇只在外形上多多少少借鑑了魚類的外形,所以即使是最先進的潛艇也無法像普通的魚一樣下潛到幾千米深的海底。

其實潛艇和魚最大的區別不是物質組成,而是內外壓力的區別,潛艇由於內部人員的存在所以需要在艇內保持一個大氣壓,然而百米深的海域產生的壓力會嚴重“擠壓”潛艇,而潛艇只能用材料強度來硬抗這種壓力。

其實如果把人排除在外,我們只需要把潛艇內裝滿水就能讓它“毫髮無損”的沉入海底

日前俄羅斯有一種類似“深海呼吸液”的實驗,目的就是研發出能讓人在水裡呼吸的特殊液體,未來如果成功的話人類的潛艇或許真的可以完全裝滿水再下潛。


縱觀人類的封閉式建築或者工具,內外壓力的不平衡永遠都是造成事故的一大原因,潛艇也好航天器也罷,如果沒能為內部人員提供合適的壓力環境而導致人員死亡,那麼它們本身也就沒有存在的意義了。


宇宙觀察記錄


鯨魚是肉做的,嗯,這話沒毛病。不過鯨魚可無法下潛到萬米深的海底。目前我們認為鯨魚的下潛極限大概在2000米左右。不過即便如此,鯨魚的下潛深度也已經遠遠超越潛艇的下潛深度了。這是為什麼呢?

其實很好解釋,潛艇是一個"空殼子",不管下潛多深,只要正常工作,潛艇內部必須保持一定的壓力,而且裡面不可能處處充斥著海水,畢竟人要在潛艇里正常工作的。


而鯨魚就不一樣了,首先鯨魚是一個生物,內部遍佈各種器官,幾乎沒有什麼大的空隙,其次,鯨魚是一個柔軟的物體,不像潛艇一樣鐵板一塊,無法變形,最後,鯨魚屬於一個開放的系統,鯨魚可以通過吸入部分海水的方式來減少深海壓力的傷害。

這個問題的關鍵,實際上就是一個內外壓強差的問題。對於潛艇來說,內部必須保持常壓,否則潛艇上的工作人員根本無法生存。而潛入海洋的深度越深,受到的壓強就越大。按理說,只要內部和外部壓力一樣,海水的壓力是不會對物質造成較大影響的,但潛艇的工作性質決定了它必須保持常壓,也就決定了它必須直接面對深海的壓力。而鯨魚可以通過吞下部分海水的方式,使得內部壓力和外部壓力平衡,這樣的話就能夠下潛更深了。

舉個例子,我們將一個敞口瓶子扔到海里,即便沉到馬裡亞納海溝底部。這個瓶子也不會有任何損壞,因為它的內部和外部有物質交流,內外壓強完全平衡。但假如把一個蓋蓋子的瓶子掛上重物扔到海里,可能在下潛到一定深度的時候瓶子就會癟下來甚至破碎,這就是因為內外壓強不平衡。潛艇和鯨魚就是這個道理。如果人們可以通過某種方式調整內部壓強,那人類下潛幾百米也是完全沒什麼問題的。

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張家小智兒


大部分鯨魚只能潛入水深500米左右的海里,只有少數抹香鯨可以潛入2000米深的海域進行捕殺,這還是源自於抹香鯨喜歡吃大烏賊,而這樣的烏賊在水深2000米左右活動,為了吃,它們也是付出了努力~

人為什麼不能潛入深水

大部分認為,潛入深水,在水中停留的時間長,和肺有關係,這點沒錯,但實際上,肺越大,在水中停留的時間長,可相反,潛入的深度就越低。



鯨魚之所以可以潛入深水,是因為它的肋骨,胸骨,頸椎骨的鏈接處是鬆弛可以收縮的,隨著潛入深度的增加,鯨魚的肺會越來越小,最後收縮到一定程度以後,體外的骨頭起到保護的作用,可以增強對壓力的抵抗。

人類的肋骨不足以支撐壓力,一是肋骨非常脆,嘎嘣脆同咱們吃的豬肋骨差不多。另外一點就是肺不會收縮,裡面都是空氣,承受不住太大的壓力。


潛水深度不可怕,重要的是浮出水面的一瞬間

總所周知,潛水的人經常會犯潛水病,潛水病主要是潛水人體內會生成氮氣,而氮氣在人類浮出水面的時候會形成氣泡,大型動物浮出水面氣泡會很大,快速出水容易爆炸,所以人類潛水員浮出水面都不能特別快,潛水病不是鬧著玩的。

鯨魚潛水,肺會收縮,將肺內的空氣壓縮到氣管和支氣管之中,就不會產生氮氣,也不會有潛水病。

人類潛水時間通過訓練是可以延長的,世界紀錄是可以在水中憋氣20多分鐘,潛水最深的紀錄是水下332米之多。

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養拉布拉多的老中醫


潛艇是舉世公認的戰略性武器,為各個軍事大國所重點研發的武器之一。

衡量一艘潛艇的好壞,無非是操作系統、動力裝置、軍事武裝、導航、探測等幾個方面,當然其中一個重要因素——下潛深度。


大多數國家的潛艇下潛深度都在300-400米之間,美國的“海浪號”的下潛深度是650米,而俄羅斯的S I 和S II級別潛艇,下潛深度能夠達到700-800米之間。

影響潛艇下潛深度最為關鍵的是製作材料,這也是研發重點。另外則是外觀、焊接工藝。

影響潛艇潛水深度的最關鍵因素是氣壓。潛艇下潛越深,承受的壓力越大。通常來說,潛艇每下潛十米,就會承受一個大氣壓的壓強。因此,當潛艇下潛到500米時,它所承受的壓強就會達到50個左右。也就是說,在這樣的環境下,潛艇每平方米承受的重量為50噸,一旦超過了潛艇表面材料的承受極限,會逐漸把潛艇壓扁。



從仿生學的角度講,潛艇是科學家仿照鯨的許多特性而發明研製的。可是鯨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,長鬚鯨能在300到500米水下停留一小時左右。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小時之久。

60多年前,人們厄瓜多爾附近海域1100多米的深海中,發現了被海底電纜纏死的抹香鯨。這是人類迄今為止發現鯨潛水的最深記錄。

我們都知道,潛艇是由高強度的金屬製成的,潛水深度還只在500米左右,而鯨這種渾身是肉的動物卻可以在幾百米到千米左右的深度自由遊動。究竟是什麼原因,能讓鯨可以勝過鋼鐵呢?



雖然鯨的祖先是生活在陸地的,但鯨在海里已經生活了上萬年,經過長期的進化,鯨的器官組織和某些功能也發生了很大變化,已經完全適應了海洋生活環境。

鯨的身體變化首先表現在肌肉和骨骼上。由於深海環境的巨大水壓作用,鯨的骨骼變得非常薄,而且容易彎曲;肌肉組織變得特別柔韌,纖維組織變得出奇的細密。

鯨長期的深海生活,它的肋骨,胸骨,頸椎骨的鏈接處是鬆弛可以收縮的。 隨著潛入深度的增加,鯨魚的肺會越來越小,最後收縮到一定程度以後,體外的骨頭起到保護的作用,可以增強它抗壓能力。而且長期的水下生活讓鯨的表皮組織變成一層非常薄的層膜,它能使鯨體內的生理組織充滿水分,保持體內外壓力的平衡。

還有一點,鯨在進入深之前,就在自己身體內蓄滿了水,用來呼吸,經過一段時間再到水面上噴出巨大的水柱來換氣。這樣鯨在海底就不用張口呼吸壓強大的海水,也使自己保持較好的抗壓能力。鯨體內的水可以讓自己體內的壓強和海水對鯨體表的壓強基本持平,鯨魚就可以承受巨大的壓強。


而潛艇就不同了,潛艇在設計的時候不但要考慮潛艇表面的抗壓承受能力,還要考慮到潛水員在潛艇裡的生活環境和長時間水下生活的適應能力。

用最簡單的話說——鯨魚是實心的,而潛艇因為要有人操作,必須是空心的。

如果是無人駕駛的話,潛艇完全可以抗的住更大的壓強,在更深的海底航行。早在上世紀六十年代,人類發明的無人探測船就可以在萬米深的水下進行科學考察。人類深海考察的最深記錄是1957年蘇聯的考察船在馬裡亞納海溝創造,考察船當時到達了馬裡亞納海溝11929米的深處。

而現代科技下,哪怕人類用了比黃金貴上好幾倍的鈦合金,所製造的潛艇也不過能潛水千米左右。大自然的產物勝過人類最高端的科技,這也是自然值得我們尊敬的原因啊!


小約翰


答:鯨魚在下潛過程中,肺部逐漸縮小,使體內壓強增加,用來平衡體內外的壓強。


水壓

水中壓強和水深有關p=ρgh,深度每增加10.3米,壓強就會增加一個大氣壓,在1000米的深度下,水壓高達97個大氣壓,相當於每平方米承受970噸的重量。

鯨魚的身體經過長時間演化,已經進化出適應深海潛水的能力,但也是存在極限的,一般鯨魚只在500米以上的淺水區活動,而抹香鯨最高可以下潛到2000米,再深的話鯨魚身體也承受不了。

而軍用核潛艇,一般最大下潛深度在300米左右,就算是特製的核潛艇,最大下潛深度也就700米,無法和鯨魚的下潛深度相比較。


原因

當鯨魚潛入深水區後,鯨魚的肺部大大縮小,體內壓強增加,用來抵抗體外的水壓,使得體內外壓強平衡,這就是鯨魚不被壓扁的原因;但是鯨魚體內的壓力增加也是有極限的,超過極限之後,鯨魚身體也無法承受。

由於核潛艇需要載人,人體所處的大氣壓強,需要保持在1個大氣壓左右,內部壓強沒有多大調節的餘量,於是隨著下潛深度的增加,潛水艇內外壓強差越來越大。

核潛艇不具備鯨魚那樣,用增加內部壓強的方法來抵抗深水壓強的能力,只能靠著金屬結構硬抗,所以核潛艇的下潛深度非常有限。

但是對於科學研究用的深海潛水器,本身結構簡單,還採用了多層逐級增壓的結構設計,所以能下潛到海底1萬米的深度。


其他例子

生物經常用到類似的原理,來適應高壓環境,比如在馬里納亞海溝1萬米處的生物,體內充滿高壓體液,來平衡體內外壓強。

甚至我們人類都是這樣做的,一個大氣壓強為101.325kPa,相當於每平方米皮膚承受10噸的重量,但是我們人類體內的壓強也在一個大氣壓左右,於是體內外壓強基本平衡,人體就不會被大氣壓強壓扁。


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艾伯史密斯


首先說一下,鯨魚不能達到潛入1萬米,都不超過5000米。

01

你知道鯨魚最深能潛多少米嗎?

鯨魚我們都知道在水裡面度過一生,雖然我沒有親眼見過,但是在動物世界裡面經常有他們的身影,瞭解了一下,在葡萄牙首都里斯本附近海域的2200米水深處,發現被電纜纏繞而窒死的抹香鯨,這是迄今為止哺乳動物潛水最深的記錄.我們大概知道了抹香鯨是能潛最深的鯨魚了。

02

為什麼鯨魚潛入深海沒有事情呢?

因為鯨魚有一套屬於自己的呼吸系統,鯨魚和我們一樣也需要氧氣,鯨魚也需要浮出海面換氣,他們換一次氣能在海里呆很長時間,有些能達到一個多小時,鯨魚有一個噴氣孔,到海面上換氣之後,潛入海里就需要關閉噴氣孔,然後就開始運用自己特殊的呼吸系統,鯨將大部分的空氣從肺部排出,以血液中血紅蛋白以及肌肉中的肌血球素和氧氣結合作為替代,為長時間的潛水過程提供大部分的氧氣。與此同時,鯨的動脈網絡像一個分流器一樣,維持腦部正常的血液供應,同時減少對肌肉血液供應.此外,為進一步減少氧氣的消耗量,心率也隨之降低.

03

為什麼潛艇容易壓扁?

我們打一個比方:我們如果吧一個密封的鐵通沉入海底,我想鐵通肯定會壓扁,如果把鐵通開一個口子,你說現在把鐵通沉入海底還會壓扁嗎?肯定不會對不對。

就是這個原理呀,潛艇我們有人在裡面,去操控它,所以潛艇必須是密封的,我們潛艇都不能潛太深,最高紀錄蘇聯的潛艇創下了1250米深的記錄。其實每突破一釐米都是極大的考驗!

以後有更多的水下機器人,會打破這些深海記錄,我們的深水潛器“蛟龍號”在東太平洋成功潛入水下5188m處,取得了水下樣本。其實蛟龍號最大深度可以達到7000米,再次祝願我們蛟龍號能突破1萬米 。

為祖國加油!為祖國喝彩!都少不了你的努力!


趣味點亮生活


首先咱們先稍微糾正一下這個問題,鯨魚是鯨魚肉的做的這個沒錯,但是它可潛不了一萬米深。鯨魚中最厲害的潛水能手抹香鯨最深潛水記錄是2200米左右。一萬米深的深海中的壓力鯨魚也會被壓死的。

鯨魚的潛水深度遠大於現在人類用鋼鐵打造的潛艇。鯨魚在大約5000萬年前為了生存重新由陸地進入到了海洋中。鯨魚為了填飽肚子,不斷的潛入更深的海洋中,經過幾千萬的進化,鯨魚

的身體已經完全適應了深海的壓力。鯨魚的血液中含有高於其他動物好幾倍的血紅蛋白。鯨魚會在吸足空氣後潛入海中。這些空氣中的氧氣並不是存在鯨魚的肺中,而是儲存在了血液中。隨著下潛深度的增加,鯨魚的柔軟的胸腔結構是肺部縮小,減小身體內外的壓強差。這樣就可以是身體內外壓強達到平衡,因此能夠潛入兩千米深沒有任何問題。

而潛艇就不一樣了,潛艇的外殼雖然是鋼鐵打造的,但是潛艇的內部艙內為了保證人類正常活動需要,維持著一個標準大氣壓。如果潛艇潛到深海,就會面臨著內外巨大的壓強差。這樣潛艇如果潛水過深,就會有被壓扁的危險。

雖然鯨魚潛不了萬米深,但是在海底一萬米深度的地方並非生命的禁區。這裡生活著一些堅強的魚類。這些魚類時刻承受著1000個大氣壓以上的壓力。不過這些魚類對付深海壓力的辦法就是讓自己也變成“一灘水”。這些魚類體身體變得非常柔軟,體內含有大量的水分。用水來平衡身體內外的壓強差。

鯨魚雖然是肉做的,但是它可以讓自己體內外達到壓力平衡,因此不會被壓扁。但是人類製造的潛艇外殼雖然是鋼鐵,但是功能上的需要不可能裡面也灌滿水,因此在深海被壓扁是難免的。


兔斯基聊科學


奉勸各位回答的人,不懂物理知識就不要強答擾亂視聽。


首先鯨魚是無法潛入“萬米”深的。觀測到的潛水最深的鯨魚抹香鯨最深可以潛入到2000米左右;而普通潛艇的潛水深度只有幾百米。


在回答為什麼潛艇會被水壓扁這個問題之前,我想先回答一下為什麼我們人類不會被大氣壓扁。海平面的大氣壓有101.325kPa,假設人的皮膚表面積有1平方米,那麼這一平方米承受的壓力超過了10萬牛頓,10萬牛頓是個什麼概念?一千克物體所受的重力大概是10牛頓。10萬牛頓相當於1萬千克,也就是10噸重的重量。10噸重的大氣壓壓在你的皮膚上你都沒有被壓扁,為什麼?


因為我們的血液和肺裡面也含有氣體,這些氣體早已和外界大氣形成了動態的壓力平衡,我們完全不會感覺到大氣壓。同樣的道理,鯨魚除了肺部含有一些空氣外,身體已經適應了海洋的壓力,大量“充水”,可以潛入比人可以潛得深度深得多的地方。但是這也不代表它就可以一直深潛,因為它的肺也會因為支撐不了海水的壓力而被擠爆。潛水艇內部需要留有空間供水兵行動和進行其他任務,無法充水抵抗海水壓力,自然就會被壓扁。我們人的肺佔胸腔的絕大部分體積,內部的空氣含量很多,一般潛水不深就會因為抵抗不了水壓而難以呼吸。


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老李談移民


鯨魚並不能夠潛入萬米,最多也就是潛入2000米的深度。常規潛艇深度也就300米左右,太深了就可能會導致船體損毀進水。



鯨魚之所以可以下潛至2000米,是因為在2000米範圍內,鯨魚都可以調控體內壓力。在鯨魚下潛時,其血液會增加溶氧量促使內外壓力平衡。在鯨魚上升時,其血液內的氧氣會被分離出來,調節壓力下降。這樣保持內外壓平衡,鯨魚就不會被深海巨大的壓力壓扁。



至於潛艇,因為內部空腔比較大,而且內部空腔是密閉系統,所以內外壓力是完全不平衡的。潛艇內部壓力只有一個大氣壓,而海水每10米一個大氣壓。到300米的時候已經有30個大氣壓了,相當於每平方米受力300噸重量,如此巨大的壓力,足矣把潛艇壓變扁損毀。除非是潛艇骨架承受能力比較強,才可以免受損毀。

這就是潛艇下潛深度不深的原因。


科學探秘頻道


絕大多數海洋生物,包括魚類、哺乳類,基本上都生活在海平面以下200米範圍內。這是因為,太陽光基本上只能到達海平下200米。再深,陽光就無法穿透。而海洋浮游生物,依賴陽光才能生長。有了浮游生物,魚貝類才有食物的來源。而大型海洋生物又依賴於吞食這些體型比較小的魚類。所以說,絕大多數的海洋生物,都只能生活在這一範圍內。



而200米以下,既寒冷又黑暗,只有為數較少的生物可以正常生存下去。鯨魚是一種哺乳動物,由陸生動物進化而來。鯨魚體型巨大,從幾十米到幾米都有,它們需要每天進食大量的食物。有的大型鯨魚一天的食物達到數噸之多。所以,它需要長期遊弋在食物豐富的海域。而超過海平面下200米,食物非常稀少,鯨魚就沒有必要下潛到這種位置。如果,海平面200米下也食物豐富,鯨魚倒是可以經常的去。由於沒有必要去,所以它的進化之路就維繫在這個水平。假設,深海食物非常豐富,海洋生物倒是可能進化出一種潛入深海的身體機制。正因為那裡食物稀少,所以海洋生物沒有必要向那個方向進化。

水下深度越深,則壓強越大。即使是堅固的金屬潛艇,也需要特別的加固,否則就會被強大的水壓壓扁。在海底,某些貝類生物也存活,它們的外殼分佈了眾多細小的縫隙,所以體內和外面保持著一致的壓強。這樣,就可以讓它們在很深的海底生存下去。


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