鲸鱼潜入万米深都没事为什么钢铁打造的潜艇在水下容易被压扁

答:鲸鱼在下潜过程中,肺部逐渐缩小,使体内压强增加,用来平衡体内外的压强。
水压水中压强和水深有关p=ρgh,深度每增加10.3米,压强就会增加一个大气压,在1000米的深度下,水压高达97个大气压,相当于每平方米承受970吨的重量。
鲸鱼的身体经过长时间演化,已经进化出适应深海潜水的能力,但也是存在极限的,一般鲸鱼只在500米
而军用核潜艇,一般最大下潜深度在300米左右,就算是特制的核潜艇,最大下潜深度也就700米,无法和鲸鱼的下潜深度相比较。
原因当鲸鱼潜入深水区后,鲸鱼的肺部大大缩小,体内压强增加,用来抵抗体外的水压,使得体内外压强平衡,这就是鲸鱼不被压扁的原因;
但是鲸鱼体内的压力增加也是有极限的,超过极限之后,鲸鱼身体也无法承受。
由于核潜艇需要载人,人体所处的大气压强,需要保持在1个大气压左右,内部压强没有多大调节的余量,于是随着下潜深度的增加,潜水艇内外压强差越来越大。
核潜艇不具备鲸鱼那样,用增加内部压强的方法来抵抗深水压强的能力,只能靠着金属结构硬抗,所以核潜艇的下潜深度非常有限。
但是对于科学研究用的深海潜水器,本身结构简单,还采用了多层逐级增压的结构设计,所以能下潜到海底1万米的深度。
其他例子生物经常用到类似的原理,来适应高压环境,比如在马里纳亚海沟1万米处的生物,体内充满高压体液,来平衡体内外压强。
甚至我们人类都是这样做的,一个大气压强为101.325kPa,相当于每平方米皮肤承受10吨的重量,但是我们人类体内的压强也在一个大气压左右,于是体内外压强基本平衡,人体就不会被大气压强压扁。
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衡量一艘潜艇的好坏,无非是操作系统、动力装置、军事武装、导航、探测等几个方面,当然其中一个重要因素——下潜深度。
大多数国家的潜艇下潜深度都在300-400米之间,美国的“海浪号”的下潜深度是650米,而俄罗斯的S I 和S II级别潜艇,下潜深度能够达到700-800米之间。
影响潜艇下潜深度最为关键的是制作材料,这也是研发重点。
另外则是外观、焊接工艺。
影响潜艇潜水深度的最关键因素是气压。
潜艇下潜越深,承受的压力越大。
通常来说,潜艇每下潜十米,就会承受一个大气压的压强。
因此,当潜艇下潜到500米时,它所承受的压强就会达到50个左右。
也就是说,在这样的环境下,潜艇每平方米承受的重量为50吨,一旦超过了潜艇表面材料的承受极限,会逐渐把潜艇压扁。
从仿生学的角度讲,潜艇是科学家仿照鲸的许多特性而发明研制的。
可是鲸的潜水深度却比潜艇厉害的多。
小齿型鲸潜水深度是在100-300米左右,长须鲸能在300到500米水下停留一小时左右。
最大齿的抹香鲸的潜水能力更惊人,可以在一千米左右的水下停留2小时之久。
60多年前,人们厄瓜多尔附近海域1100多米的深海中,发现了被海底电缆缠死的抹香鲸。
这是人类迄今为止发现鲸潜水的最深记录。
我们都知道,潜艇是由高强度的金属制成的,潜水深度还只在500米左右,而鲸这种浑身是肉的动物却可以在几百米到千米左右的深度自由游动。
究竟是什么原因,能让鲸可以胜过钢铁呢?
虽然鲸的祖先是生活在陆地的,但鲸在海里已经生活了上万年,经过长期的进化,鲸的器官组织和某些功能也发生了很大变化,已经完全适应了海洋生活环境。
鲸的身体变化首先表现在肌肉和骨骼上。
由于深海环境的巨大水压作用,鲸的骨骼变得非常薄,而且容易弯曲;
肌肉组织变得特别柔韧,纤维组织变得出奇的细密。
鲸长期的深海生活,它的肋骨,胸骨,颈椎骨的链接处是松弛可以收缩的。
随着潜入深度的增加,鲸鱼的肺会越来越小,最后收缩到一定程度以后,体外的骨头起到保护的作用,可以增强它抗压能力。
而且长期的水下生活让鲸的表皮组织变成一层非常薄的层膜,它能使鲸体内的生理组织充满水分,保持体内外压力的平衡。
还有一点,鲸在进入深之前,就在自己身体内蓄满了水,用来呼吸,经过一段时间再到水面上喷出巨大的水柱来换气。
这样鲸在海底就不用张口呼吸压强大的海水,也使自己保持较好的抗压能力。
鲸体内的水可以让自己体内的压强和海水对鲸体表的压强基本持平,鲸鱼就可以承受巨大的压强。
而潜艇就不同了,潜艇在设计的时候不但要考虑潜艇表面的抗压承受能力,还要考虑到潜水员在潜艇里的生活环境和长时间水下生活的适应能力。
用最简单的话说——鲸鱼是实心的,而潜艇因为要有人操作,必须是空心的。
如果是无人驾驶的话,潜艇完全可以抗的住更大的压强,在更深的海底航行。
早在上世纪六十年代,人类发明的无人探测船就可以在万米深的水下进行科学考察。
人类深海考察的最深记录是1957年苏联的考察船在马里亚纳海沟创造,考察船当时到达了马里亚纳海沟11929米的深处。
而现代科技下,哪怕人类用了比黄金贵上好几倍的钛合金,所制造的潜艇也不过能潜水千米左右。
大自然的产物胜过人类最高端的科技,这也是自然值得我们尊敬的原因啊!
参考:
海水压力,是指一定高度的海水柱作用给其底部1平方厘米面积上的力。
深度每增加10米,压力就要增加一个大气压,海底1000米,压力大概为100个大气压。
一个大气压是0.1Mpa,也就是1公斤压力每平方厘米。
100个大气压就是10MPa。
10Mpa压力是极为恐怖的,每平方米承受1000吨的重量。
鲸鱼, 作为大海的霸主,其潜水能力很强。
但是,要纠正一点,即使是鲸鱼也无法潜入10000米深。
长须鲸可在水下300-500米处待上1小时。
齿鲸道抹香鲸能潜至两千米,并在水中持续2小时。
萄牙首都里斯本权附近海域的2200米水深处,发现被电缆缠绕而窒死的抹香鲸,这是迄今为止哺乳动物潜水最深的记录。
2200米深度,就相当于2000多吨的压力作用在鲸鱼的身体上。
血肉之躯是如何扛得住恐怖压强的呢?
不得不感叹造物的神奇,鲸鱼虽然是哺乳动物,但也具备鱼类的一切外形特征。
为适应环境,鲸鱼的肌肉组织变得特别柔韧,纤维组织极为的细密,骨骼容易弯曲,尤其鱼皮能使鱼体内的生理组织充满水分,保持体内外压力的平衡。
不仅如此,鲸鱼还有特殊的生理结构来抵抗水中压强。
就拿抹香鲸来说,其大脑中有一种脑油物质,脑油在低于29度温下慢慢凝固,这样就使得密度增大,重心前移,便能潜入更深,在深水区中,鲸的肋骨与胸骨、脊椎骨的连接很松弛,潜水中随外界压力的增大而收缩,肺也随之收缩,水深约到100米
潜艇的艇壳由耐压板,网状支撑系统和主受力结构构成,这种刚性结构在下潜中,不能像鲸鱼一样软性调节,只能靠应力支撑。
潜艇下潜时,潜艇的耐压结构要承受强大的深水压力。
潜艇的耐压结构的部位有耐压船体、耐压指挥室、耐压液舱和横舱壁等。
潜艇的耐压船体一般由高强度钢质壳板、肋骨和横隔壁等构成。
壳板是保证潜艇强度的主要构件,肋骨呈环形,横向地布置在壳体内部或外部。
现代潜艇的耐压结构强度可以保证潜艇下潜到300~900米的深海。
一旦潜艇外部高强度钢板无法支撑海水压力时,充满空气的潜艇内部与外部海水之间的压差会挤瘪整个潜艇,就如同气球被压爆。

参考:
感谢
鲸能下潜到这样的深度原因有三点:1、适者生存,抺香鲸以大王乌贼为食,而大王乌贼深居千米深的海底,为了猎取食物,鲸鱼身体各部分结构适应了深海高压的环境。
2、抺香鲸独特的肺部结构,使其深潜时不至于象潜水艇一样被压陷。
随着下潜深度增加,鲸鱼肺部逐渐变小,气体集中于气管、支气管中,而气管、支气管外面包围着坚硬的骨胳。
也就是说,鲸鱼体内不存在像潜水艇那样大的一个保存空气的空间,如果潜水艇里灌满水,自然不会压陷。
3、那么问题来了,鲸鱼是哺乳动物,用肺呼吸,在下潜的一个多小时里,氧是如何提供的?
科学家普遍认为,鲸鱼在深海里,肺停止工作,靠肌红蛋白贮存的氧提满足肌体需求,抺香鲸肌红蛋白的贮氧能力是其它动物的5~6倍。
从仿生学的角度来看,鲸鱼能为我们提供哪些脑洞大开的发明呢?

参考:
首先,鲸鱼并不能下潜万米,世界上已知的下潜最深的柯氏喙鲸,它们最深能下潜至2992米的海底,下潜再低的话恐怕也会一命呜呼。
其次,钢铁打造的深潜器已经可
不过,虽然载人深潜器可
学过物理的人都知道,水压和水深有很大的关系,水深每增加10.3米,压强就会增强一个大气压,而在水下1000米的地方,水压可以达到97个大气压,也就是说每平方米承受的重量是970吨,这个重量是非常大的。
那么,为什么鲸鱼可
潜艇下潜深度排名潜艇在其他性能指标相同的前提下,下潜深度越深,代表着静谧性越好,就越不会被敌方发现,所以增大潜艇的下潜深度就能大大提高突防能力。
那么,世界上主流潜艇中下潜深度排名如何呢?
排在第一位的当属前苏联,比如咱们开篇讲到的685型攻击核潜艇,这艘潜艇的设计下潜深度指标为1250米,创造过下潜1300米的世界纪录。
之所以这艘潜艇能承受的住1000多米深的压力,这是因为它通体采用了钛合金这种昂贵金属打造,还采用双壳体结构,是实打实的“重金打造”。
在研制这款潜艇时,世界上主流的反潜导弹和反潜鱼雷的作战深度都不到500米,所以当时这艘潜艇可是令西方国家胆战心惊。
前苏联之后,下潜深度其次是美国,美国在海军建设中一直注重核动力航母的发展,在潜艇方面反而被苏联甩在了后面。
美国下潜深度最深的为海狼级核潜艇,下潜深度为610米,不到前苏联潜艇的一半。
海狼级潜艇之后,是洛杉矶级攻击型核潜艇,这艘潜艇可以发射战斧巡航导弹,配合美国先进gps和卫星侦查,战斗力非常强大,但它的潜航深度只有530米左右。
美国之后,我国的095型核潜艇的下潜深度最大,约为400米。
其次为09IV级核潜艇,这艘潜艇配备有巨浪2级弹道导弹,攻击力属世界顶尖水平,但它的下潜深度为300m到400米之间。
以这样的数据与美俄相比确实存在比较大的差距,但我们要相信中国不会止步于此,未来必定有所突破。
而除了这几款潜艇之外,世界上其他潜艇的下潜深度普遍在50米~200米之间,离1000米大关还相差较远。
长尾鲨号潜艇事故如果一艘潜艇不顾设计指标,偏偏要下潜1000米会怎么样呢?
历史上,美国长尾鲨号就曾作死做过这个实验。
长尾鲨号的理论安全下潜深度是400米,但在1962年的一次深潜试验中,它盲目的接近水下600米,最终因为焊接质量不达标,导致壳体变形,压载水柜难以压出压载水,最终失去了浮力导致下沉并压成了碎片,潜艇上129人也不幸遇难。
散落在大片海床上碎片:鲸鱼为什么可
当进入深水区,鲸鱼大脑皮层感受到体外压强增大,肺部肌肉就会缩小,相当于空心体积减小,增强了体内的压强,因此可以达到体内外的压强平衡。
当然了,鲸鱼的肺部收缩能力也是有极限,这也就限制了它无法继续向10000米深的海域继续下潜。
看了这篇文章,你学到知识了么,
这里是科学驿站,
实际上,鲸鱼是需要氧气的动物,它像人一样会被淹死,鲸鱼的肺比较大,因此,在海平面变化后,它们可以在水里数小时,鲸鱼的肺部可以收缩,从而增加内部压力,外骨骼可以抵抗局部压力,最主要是一种出色的储氧方法将血红蛋白和肌肉与氧气结合在一起,使其成为深海潜水的主要氧气来源。
座头鲸可以潜水超过2000米,可是军用潜水艇的平均深度为数百米,真的很厉害,我们要知道鲸鱼是纯哺乳动物体积大,而不是鱼类体积小,像人类一样通过肺呼吸,如果是这样,问题是,由于海洋的压力比较大与深度成了正比,所以鲸鱼完全可以潜入深海而不会压碎。
然而,即使潜艇制造的钢板更厚,潜艇也无法进入一万米深的海域,这也是人类的遗憾。
然而,为什么肉做的鲸鱼在1000米的水下是安全和健康的,而潜艇却很容易被水压压碎?
科学家在研究后给出了答案。
蓝鲸是世界上已知的最大的生物。
它们的体长超过33米,重量可达181吨。
蓝鲸的重量相当于35头非洲象或3000
蓝鲸非常巨大,它的舌头重2000公斤,它的头可以容纳50
幸运的是,生活在海里的蓝鲸不必承受自己惊人的重量。
在水的浮力下,蓝鲸可以自由地生活在水下。
据了解,蓝鲸可以潜入2000多米深的水中,但一般潜艇只能潜入500米深的水下。
为什么鲸鱼和潜艇之间的差距如此之大?
首先,鲸鱼是固体,这是鲸鱼在水下的优势之一。
鲸鱼已经在水下生活了很长时间。
在它们一万年的生存历史中,鲸鱼进化出了特殊的肌肉和骨骼。
在强大的水下水压下,鲸鱼的骨头会变得非常薄,容易弯曲,但是它的肌肉组织变得极其柔韧,因此纤维组织变得出奇地细。
随着潜水深度的增加,鲸鱼的肺可以变窄,而鲸鱼的肋骨、胸骨和颈椎也可以改变,如放松或收缩等。
来保护鲸鱼。
然而,在鲸鱼的体内,有一层非常薄的皮肤组织,这可以使鲸鱼的生理组织充满水分,并保持内外压力的平衡。
然而,潜艇是不同的。
潜艇内部是中空的,内外压力差无法调节,导致潜艇潜入深水后不得不面临巨大的水压。

参考:
1955年,在葡萄牙首都里斯本附近海域的2200米水深处,发现被电缆缠绕而窒死的抹香鲸,这是迄今为止哺乳动物潜水最深的记录。
所以鲸鱼并不能潜入万米深海底,目前已知最深2200米。
大部分的鲸鱼只能潜入500米的水下,在鲸鱼里抹香鲸下潜深度最深,通常也仅仅在1000-2000米这个范围内!
但是,跑题了。
根本原因在于压强差!水中压强有多大?
由简单的物理公式,p=ρgh,其中p是液体内某点的压强,ρ是液体的密度,g是重力加速度(9.8米每二次方秒/牛每千克),h是液体中某点到最高液面的距离(水深)。
在这公式中液体密度和重力加速度都是不变的,所以压强和水深成正比。
水越深压强也越大。
根据计算,我们得知水深10米处的压强和我们大气压是差不多的。
这个力的大小就如同指甲盖上承载1公斤的物体。
为什么我们在地面感知不到大气压,因为我们身体也存在气体,内外压强平衡,而且长久以来我们已经适应了这个状态。
呼气时由于肺部空气减少压强变低,外界大气压会使得肺收缩,吸气则相反。

而20米的深度,水压就是10米处的2倍。
2倍是什么概念,F=P•S公式中F为作用力,S为受力面积。
在水下物体的受力面积不会变,所以压强增加一倍受到的力也增加了一倍!鲸鱼为什么不惧怕深海的高压在2000米的海水中,根据计算我们得知海水压强相当于200个大气压。
所以在2000米的深海,我们人体指甲盖大小的面积就要承载200公斤的压力。
即使是专业潜水员携带充足的氧气,也不能下潜到如此深的水中。
我们人类的潜水最深记录是332米,这也是很了不起的。
对于这样的水压,抹香鲸是可以承受的。
因为当抹香鲸下潜时,肺部会收缩,身体也会灌满水,此时内外压几乎是平衡的。

扁的我们很难将其捏爆,但是充满气的很容易就爆掉。
这就是内外压差导致的。
扁的气球内外压相等,而充满气的气球内部处于高压状态。
所以,巨大的压强使得气球很容易爆掉!
由于潜水艇内部需要承载人体和专业设施,所以舱内会留有空间和空气。
内部空气的压力仅仅是一个大气压,而深海的压强则可能是几百甚至上千个大气压。
这样的情况下,外部高压内部低压,潜水器很容易被压扁。
所以,潜水艇想要到深海领域勘测,对其结构和材质的要求是极高的。

抹香鲸为何要到2000米的深海生存每种生物都有固定的生存圈子,就像我们不能长时间在水下生存、非洲狮子存在于草原、老虎存在于丛林、猴子存在于树上。
长久的演化过程,由于食物的关系生物的生存圈也被固定了下来,脱离这个生存圈生物很难生存。
而抹香鲸在深海也是有原因的。
抹香鲸潜到水下随着深度的加深,肺部空气逐渐排除,水下生存1-2小时就会出水呼吸换气,否则会窒息。

对于抹香鲸来讲这个深度的海域食物充沛还安全,很适合自己生存。
尽管这里水压大,但是亿万年的演化,它们的身体结构、生活习惯已经适应了这里的环境。
总结潜水器之所以很难下潜至万米深海,原因在于深海的水压太大,内外压力差会导致潜水艇很容易被压扁,所以我们的深海探索也很难进行。
抹香鲸可以潜入2000米左右的海域,对于这个深度目前我们的潜水艇还是可以轻易到达的,但是人类不借助载具是很难到达的。
2000米深海有着近200个大气压的压强,这个压强换算成压力就相当于指甲盖上承载200公斤的物体,这样的环境我们人体是根本无法承受的。

参考:
钢铁洪流竟然比不过血肉之躯?
在某些环境里,还真是如此。
截止现在,军用潜艇最大深潜记录为1250米,由前苏联685攻击核潜艇“共青团员”号创造,而柯氏喙鲸的最大下潜深度为2992米,要知道下潜深度越深,所需要承受的压强就越大,就连坚固无比的潜艇,瞬息之间都能被挤爆,何况是血肉之躯?
然而自然界就是这么神秘,下面就一起来看看二者之间的差异吧。
潜艇为什么在水下2000米很容易被压扁,而深潜器却能下潜万米?
人类下潜的世界纪录为139米,由吉翁·奈瑞创造,这个数据在潜艇面前不值一提。
通常情况下,潜艇的下潜深度主要集中在水下200~600米,但这并不是各国潜艇的最大下潜记录,在二战前,德国VII型潜艇为水下230米,美国白鱼级潜艇为水下120米,日本伊四十型潜艇为水下100米。
二战后,苏联在潜艇下潜深度方面做足了功课,苏联633型潜艇下潜深度为300米,苏联阿库拉I型核潜艇为480米,苏联阿库拉II/III型潜艇为600米。
而之前说的苏联海军685型攻击核潜艇\"共青团员号\",就创造了下潜深度为1250米的世界纪录,那么有人就问了,前苏联的记录是1250米,在科技蓬勃发展的如今,潜艇下潜2000米、3000米应当不成问题才对,毕竟深潜器都能潜入万米海底。
初步一看,逻辑好像没什么问题,但细看之下,差异十分巨大,先讲军事潜艇,再讲科研深潜器。
潜艇为什么越深入水下,越容易被压扁?
五个字,技术不达标。
首先是造型问题,军事潜艇的造型是长线条椭圆形,并非圆形,这就存在受力不均匀的缺陷,而潜艇内部还存在大量中空区域,毕竟战争机器,里面肯定需要留有士兵、武器弹药、设备等空间。
当潜艇在水下600米
此外,深海下潜对焊接技术要求特别高,一旦潜艇壳体在焊接方面有一点点纰漏,在下潜过程中,四周恐怖的水压就能从焊接薄弱处突破,最后这艘潜艇连带着里面的所有人都将沉入海底。
1962年,长尾鲨号在下潜快到水下600米时,就因为焊接质量出现差错,导致水下600米的高压直接把长尾鲨号压成了碎片,内部129人全部遇难,无一幸免。
那为什么前苏联685型攻击核潜艇能下潜至水下1250米呢?
这是因为苏联685型核潜艇是专门打造的,壳体采用钛合金技术,造价十分昂贵,可能造一艘钛合金核潜艇的费用,足以造10艘普通合金钢壳体核潜艇,而且钛合金潜艇极限承受水压能力也就1500米左右。
最重要的是,潜艇在水下200~600米,就足以很好的执行任务,没必要下潜至水下1000米或2000米,也就是说,潜艇根本没这需求,自然也没必要去搞什么钛合金壳体技术。
深潜器为什么能潜入万米深渊?
我国自主研发的奋斗者号深潜器,就下潜到了马里亚纳海沟10909米的位置,刷新记录,震惊世界。
为什么深潜器能下潜这么深?
主要原因就是深潜器采用钛合金技术,这种金属材料具备优越的耐压性、耐腐蚀性及诸多优点,而且深潜器还采用多层级逐级增压的特殊结构设计,尽量让内外压强平衡或缩减二者之间的差距,耐压程度远超军用钛合金潜艇。
此外,钛合金的焊接是个技术难题,其中氩弧焊和电子束焊对老师傅要求特别高,这就需要国家科研人才实力雄厚,而且钛合金的切割加工会大幅度增加成本,据传上世纪70年代,苏联钛合金核潜艇共青团员号,其造价就高达600亿美元!而我国奋斗者号深潜器,采用的是新型钛合金材料Ti62A,在强度、韧性等指标上,比原先的Ti64材料要超出不少。
这就是为什么强国可以造出深潜器,且能潜入万水下米的原因,毕竟钛合金深潜器的背后,涉及到技术人才、经济实力等一系列方面,一般国家还真搞不出来。
鲸鱼潜入深海为什么没被压扁?
品种不同,鲸鱼的下潜深度也存在差异,小型齿鲸下潜深度在100~300米,长须鲸在300~500米,目前人类发现潜水最深的哺乳动物是柯氏喙鲸,深度高达2992米,仅凭血肉之躯,竟然能抵御如此恐怖的水压,实在令人叹为观止。
1.鲸鱼身体结构“松软”长期生活在水下的鲸鱼,也进化出了一系列应对深海水压的方法,它们的表皮有一层薄膜,里面可以充满海水,对抵消水压有一定作用。
此外,鲸鱼的构造十分特别,就拿抹香鲸来说,它们的肋骨、胸骨、脊椎骨连接处十分松软,整体肌肉组织也很柔软,不会出现水压把骨头压断的情况,而且鲸鱼在进入深水前,会吞入大量海水,抗压作用十分明显。
2.鲸鱼的肺能“变形”鲸鱼是用肺呼吸的,而肺中存在空气,理论上来讲,当鲸鱼潜入2000米,因内部存在空气,所以内外有压差,但鲸鱼的肺却十分奇特,鲸鱼下潜的越深,它的肺就越“小”,因为其具备“收缩”功能。
当鲸鱼的肺部收缩到一定程度后,体内的柔软的肌肉跟骨骼就会将肺部保护起来。
3.鲸鱼具备强大的储氧能力哺乳动物的体内存在两种跟氧气紧密相关的物质,那就是血红蛋白和肌红蛋白。
血液中的血红蛋白可以将氧气输送给各大组织,而肌红蛋白则可以储存氧气,当身体有需要时再拿出来用,所以人类闭气也不会立即死亡。
鲸鱼体内的血红蛋白浓度很高,对氧气的有效利用率高达90%,而人类每次呼吸氧气的效率仅有25%左右。
除了高浓度血红蛋白以外,鲸鱼体内的肌红蛋白也很特殊,它们的表面电荷要远超人类,这就导致鲸鱼体内肌动蛋白互相排斥,可以理解成均匀分布的意思,这就导致鲸鱼能在体内储存海量氧气,即便鲸鱼在深海也不用担心氧气问题,这也是鲸鱼能潜入深海的因素之一,否则体内存在大量气体,外部压强会不断冲击鲸鱼肉体。
同样水下2000米,为什么鲸鱼的血肉之躯能做到,而金属壳体的潜艇却做不到,通俗易懂的说,前者类似于“实心”,后者类似于“空心”,把一个实心铁球,跟一个空心铁球都丢到海里,孰强孰弱,一目了然。
——END——
参考:
题目中说鲸鱼能潜入万米深海是不可能的,但相比于人类造的军事潜艇而言,鲸鱼能下潜的深度是高于它的。
(比如能下潜到两千多米深的抹香鲸,相比而言,军事潜艇的平均深度也就几百米)我们知道鲸鱼并不是鱼,而是纯正的哺乳动物,它和人类一样,也通过肺部进行呼吸。
那么问题来了,海里的压强是随深度成正比的,那么为什么鲸鱼能潜入深海而不被压扁呢?
刚才也说了鲸鱼是通过肺部呼吸的,因此从原理上来讲,鲸鱼必须要使体内的压强和体外的压强保持一定范围的平衡,这样才不至于整个身体被压扁。
实际情况也确实如此,鲸鱼的肺部可以通过收缩的方式来增加内压,并且外部的骨骼也会抵御部分压强。
最后还有它出众贮氧方式,它通过血红蛋白以及肌肉中的肌血球素同氧气结合(贮氧能力很强),这是深潜过程中主要的氧气来源(因此它此时肺部的气体并不多,这也降低了深海潜水的风险)。
而人类的潜艇则没有这么灵活了,毕竟艇内有那么多人需要生存,因此内部的气压要保持在平常状态,而随着深度的加深,潜艇内外压强差就越来越大,直到极限深度就不能下潜了,否则潜艇就要扁了。
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鲸鱼之所以可以潜入深水,是因为它的肋骨,胸骨,颈椎骨的链接处是松弛可以收缩的,随着潜入深度的增加,鲸鱼的肺会越来越小,最后收缩到一定程度以后,体外的骨头起到保护的作用,可以增强对压力的抵抗。
人类的肋骨不足以支撑压力,一是肋骨非常脆,嘎嘣脆同咱们吃的猪肋骨差不多。
另外一点就是肺不会收缩,里面都是空气,承受不住太大的压力。
潜水深度不可怕,重要的是浮出水面的一瞬间总所周知,潜水的人经常会犯潜水病,潜水病主要是潜水人体内会生成氮气,而氮气在人类浮出水面的时候会形成气泡,大型动物浮出水面气泡会很大,快速出水容易爆炸,所以人类潜水员浮出水面都不能特别快,潜水病不是闹着玩的。
鲸鱼潜水,肺会收缩,将肺内的空气压缩到气管和支气管之中,就不会产生氮气,也不会有潜水病。
人类潜水时间通过训练是可以延长的,世界纪录是可以在水中憋气20多分钟,潜水最深的纪录是水下332米之多。
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潜艇能下潜的越深,那么其被水面和空中反潜力量发现的可能就越小,潜艇就能更加安全和隐秘的执行任务。
而且潜艇潜深性能越好,其在与敌方潜艇的交战中就能获得更大的优势,因为敌方潜艇不能进入同等深度的水域,在发现和进攻上就先天处于劣势状态。
而潜艇想要能多下潜一些,就要付出极大的代价。
不仅需要在设计布局上进行大量加强加固设计,还需要换用更强性能的材料,这是因为潜艇面临的一大天敌就是水压。
普通的钢材很难让潜艇进入数百米深的水下,而只有应用了钛合金后潜艇才能尝试进入千米深的水底。
但是水中大量海洋生物却没有这种烦恼。
这是因为海洋生物虽然在强度和坚固上性上难以和潜艇相媲美,却拥有大自然最鬼斧神工的构造和适应性。
历经数千万年的进化和适应,鲸鱼等生物已经完全适应了深海的压强和环境,因此凭借独特的身体构造其能够在深海中畅行无阻。
由于鲸鱼的呼吸系统和身体构造能够平衡水压,所以其不至于被强大的压力压扁。
因此其在数千米深的水中不仅不会呼吸困难,反而能在其中自由自在的游动觅食。
而这是长期陆上生活的人类和人造物体难以具备的,可见保持水压平衡是其难以被模仿的独特技能。
而科学家也逐步发现了这个秘密。
因此在研发最新一代的潜艇时普遍都将仿生学带入了潜艇的外形和内部构造设计中。
通过采用一系列的减阻设计和流体力学仿生应用,现代潜艇能够进入将近千米深的海洋深处,这不仅使得潜艇的技术性能和应用场景大大增加,还促使各国研发新一代反潜兵器以对付潜艇。

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