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鲸鱼能下潜到2000米,而钢铁打造的核潜艇,为何却会被瞬间挤爆?
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发布时间:2016-12-08加入收藏来源:互联网点击:
毛主席曾用“上可九天揽月,下可五洋捉鳖”这句话来形容我们人类在科技上的发展,虽说我们现在可以做到将航天器送上月球背面,送往火星甚至飞出太阳系,但是在海洋深潜领域我们人类在大自然面前还是很渺小的。举个最简单的例子,虽然我们人类制造的深潜器可以下潜到上万米深的海底世界,但是最常见的潜艇的最大潜深却不过五六百米,苏联时期建造的某些全钛合金潜艇也不过千米出头,但是在海洋里,有一种生物却能轻轻松松下潜到2000米深的深海,这就是抹香鲸(大多数鲸鱼生活水深一般在500米左右,只有抹香鲸能够下潜到2000米的深海),难道说钢铁建造的潜艇还不如肉躯之身的鲸鱼厉害吗?
的确比硬度的话,别说建造潜艇的特殊钢材了,就是普通的斧头也能轻轻松松杀死那些能够长年生活在上千米深的鱼类,但是更硬的金属建造的潜艇最大下潜深度却不如肉身的鲸鱼呢?其实这个是有原因的。首先随着海水深度的增加,水中压强也在逐渐增加,按照p=pgh计算,下潜深度每增加10米左右,海水压强就会增加一个大气压,等于抹香鲸能够下潜最深的2000米海深中,抹香鲸身体表面的压强相当于每平方米要承受1940吨的压力,这个压力就算是将世界上下潜深度最深的,苏联用钛合金建造的麦克级钛合金核潜艇放在这个深度只会被海水捏扁。但是抹香鲸却可以是为何呢?
如同蓝鲸能够下潜到500米的深海和抹香鲸能够下潜到2000米的深海是因为鲸鱼在潜入深海的过程中,鲸鱼的肺部会逐渐缩小,肺里面的压强也会逐渐上升,从而使得内部和外部的压强处于平衡状态,这就是鲸鱼为什么能够潜入几百米上千米的深海没有被压碎的原因。特别是抹香鲸在下潜时会主动喝下一部分海水来增加自身重量,而且抹香鲸头部的特殊结构能够增加抹香鲸全身的密度(头部大部分是鲸蜡组织,这种特殊结构能够利用海水降温来增加密度,类似于鱼鳔的作用)。所以只有抹香鲸能够下潜到2000米的深海也是因为这个“大脑袋”的特殊构造决定的,之所以抹香鲸万下潜到2000米得深海是因为再这个深度生活着抹香鲸喜欢的大乌样贼等浮游生物。
而潜艇内部需要携带人类,但是人类并不能适应超高的压强(一般只有一个标准大气压),所以前厅面对深海的压强时就只能用抗压性能更好的材料(比如钛合金,但是太贵,而且钛合金加工难度极大)和加强潜艇自身的结构强度来增加下潜深度了,但是以我们人类现有的技术水平而言,就算是钛合金这种超硬材料的抗压能力也有一定限制,所以这也是为什么普通的潜艇最大下潜深度只有四五百米的原因所在。而且因为人体承压能力的限制,我们也不能参考抹香鲸来建造载人的潜艇,只能建造无人潜艇,但是因为通信指挥的问题和深潜器在深潜上的特殊结构设计限制,就算是模仿抹香鲸建造一艘无人话的潜艇,其实战意义也不大,毕竟对于潜艇来说深潜只不过是为了躲避鱼雷和反潜深弹的攻击,只要潜艇的下潜深度比鱼雷深就行了,这点现在我们已经做到了,而且躲避攻击并不单单只有下潜,如果在潜艇设计时只注重深潜能力,那么潜艇的其他性能势必会下降和造价也会急剧上涨。
但是我们人类建造过很多深潜器,像我国的蛟龙号载人深潜器最大下潜深度达到7062米。蛟龙号也是载人深潜器,但是能够下潜到7000米的深海是因为本身结构就是为深潜儿设计,而且在抗压能力上采用的是多层逐级增压得结构设计,所以能够下潜到此抹香鲸还深的深海。其次像世界上下潜深度最深的深潜器,曾经下潜到人类已知的世界上最深的马里亚纳海沟最深处1万米的深度也是有原因的,因为下潜器本身是无人下潜器,所以下潜器内部的压强可以随着海水深度的增加逐级增加来平衡内外部的压强,但是这种增压方式并不能载人。
而且任何深潜器在上浮的过程中都需要慢慢上升来逐渐减压,比如蛟龙号从7000米的深海上浮到海面需要将近10个小时左右,因为上浮速度过快人类会得减压病(严重者可能在上浮过程中会因为血液中的氮气得不到吸收而血管爆裂当场死亡),而抹香鲸从2000米深海上浮到海面只需要半个多小时,所以在深潜领域不光是下潜深度我们人类不如大自然,就是在上浮过程中的差距也是很大的。
回答于 2019-09-11 08:43:50
前几天,刚看了一个科普节目。我国深海勘探工作者,把一枚生鸡蛋和一枚熟鸡蛋一起挂到深潜器上,然后将深潜器放到海底,看看鸡蛋会有什么反应。
结果,在几千多米深的海底,两枚鸡蛋都完好无损!等捞上来以后,工作者把生鸡蛋也煮熟了,发现两枚鸡蛋都有“盐味”!海水通过蛋壳渗进了鸡蛋里。
也就是说,这么脆的鸡蛋能承受如此大的压力,是因为可以“透气”!鸡蛋的外壳不能完全将外界和蛋液隔绝。所以,鸡蛋可以通过外壳和外面平衡压力保持内外压力一致。
鲸鱼不怕被海水挤破,也是因为身体可以与周围环境调节压力。而潜水艇是完全密封的必须靠外壳和压力“硬碰硬”的对抗!
跨专业了,太专业的我就不知道了。
(文/勇战王聊历史)
回答于 2019-09-11 08:43:50
鱼也会问,人类生活在空气,烈日炎炎当中,怎么不会被晒死或者渴死?
回答于 2019-09-11 08:43:50
核潜艇下潜深度要综合考虑多方面的影响,比如武器搭载量,耐压壳强度等。
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