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第4章 探索海底世界(1)

人类何时开始潜水?

人类很早就开始挑战海洋、潜入海中,我们从一些历史事实,能找到古人潜水的一点线索。公元前2100多年前的中国夏代,朝廷就曾向老百姓征收海洋贝壳作为捐税。由此可见,在公元前2100年,我们的祖先就开始潜水了。

从古人的一次战争中,我们更能清楚地看到潜水员存在的证据。古希腊的雅典人想控制整个地中海,西西里沿岸富有的希拉克斯人是他们的严重障碍。为了实现自己的目的,雅典人就派了一支舰队,去攻打希拉克斯人。而希拉克斯人为了挫败雅典人的进攻,在海港入口处的海底布满了成排的尖桩。尖利的木桩像一支支利箭,可以刺破前来进攻的战船的船底。雅典人遭到了惨重的损失。但雅典人并不甘心失败,他们派潜水员锯掉了那些插在海底的尖桩。这样一来,雅典人畅通无阻地大举进攻,并获得了胜利。遗憾的是,历史学家们只顾大力颂扬雅典勇士们的战斗精神,而忽略了那些潜水员们的功绩。至于古代潜水员是如何潜入海中,他们使用的是什么样的潜水工具,更没留下一点文字。

雅典人生活在公元前4世纪,由此可见,2400多年前的古代就已有潜水员活跃在水下了。

潜水对人类有何意义?

自古以来,人类跟潜水的关系就十分密切,潜水在军事和商业上的应用也备受重视。随着人类社会的发展,潜水对人类社会的贡献也越来越大。

潜水在军事上的作用不言而喻。了解第二次世界大战的同学,都知道潜艇在现代战争中的巨大威力。在第二次世界大战期间,潜水艇创造了击沉水面舰船4210艘的赫赫战果。潜水在军事上还常常用来进行打捞沉没的舰艇,营救受困人员,如2000年8月份,俄罗斯的战略核潜艇“库尔斯克”沉没以后,国际社会给予了广泛关注,曾动用了大量的潜水员和潜水器参与救援行动。

在商业上,从远古的潜水捕捞珍珠到现在的打捞古代沉船上的玉器、金币等等,以及目前悄然兴起的海底旅游热,无一不见到潜水的身影。在科学研究方面,潜水员绘制海底地图,采集海洋生物、海底土壤标本,操纵海底钻机等更离不开潜水。当然,潜水的作用还远不止这些,水下摄像、拍照,蓬勃兴起的潜水运动等都给人们带来无穷乐趣。将来的海底城市一旦建成,潜水将变得更加普及和必须了。

人类是怎样完成历史上最惊心动魄地打捞的?

找到氢弹不易,捞上氢弹就更难了,这需要水面舰船和水下深潜艇的密切配合,稍有疏忽,将造成不可想象的巨大灾难。美国海军的调查船“米扎尔”号锚泊在海面负责打捞,而在水下则由“阿尔文”号负责用机械手把水面船放下的粗大缆绳捆在氢弹上。但在向水面提升时发生了意外,绳索扭断了,氢弹掉进了更深的地方。“阿尔文”号又进行了多次深潜,才在950米深的海底找到了它。氢弹躺在一个35度角的斜坡上。

这次“阿尔文”号深潜艇在氢弹周围投放了一系列的灯光信号和声学浮标,并用声纳测定了氢弹的位置,又从海军的武器实验厂借来了定名为“CHRY”的水下提升装置。这个设备曾经从700米的深海中打捞过沉没的鱼雷。它的设计使用深度为2300米,水面船可用电缆指挥它,并从水下电视观察它在水下的每一个动作。它用两个具有4个齿的夹子紧紧夹住氢弹,然后把氢弹夹出水面。快到水面时,轻潜水员潜入水中,用绳索将氢弹捆紧,以免在进入空气时由于过重再把绳索拉断。就这样经历了千辛万苦,终于寻找到了第4枚氢弹,并应用了当时最新的水下技术把它提升出水面。

怎样在茫茫大海上打捞沉船?

对职业潜水员来说,打捞黄金和其他贵重文物,并不是主要的任务。他们最经常的工作是对海上船只进行抢修、打捞沉船和抢救海上遇险的船只。打捞沉船的方法是给沉没在海底的船只以一定的浮力,使它能从海底浮出水面。

通常使用的打捞沉船的工程技术方法有四种:一是利用浮力打捞的方法,在打捞时利用沉船本身的浮力,或是使用浮筒等打捞工具在充气排气后产生浮力的情况下,将沉船浮起来。二是使用机械力的打捞方法,利用起重机、浮吊等起重设备的机械力将沉船提出水面。三是混合打捞法,在打捞时同时用上述几种方法。四是解体打捞法,将沉船分割成几段,利用浮吊或其他起重设备分段吊起。

怎样消除潜水病?

法国科学家波列·贝尔的理论告诉我们,潜水病是由于氮气在压缩后聚集在人体内,如果人在水中上升,突然从深水层漂到海面,身上所受的压力骤然减小,那就会像汽水瓶一样,这时氮气在人体的血管、关节和肌肉组织中形成气泡,给人体带来减压病,也就是氮高压病。如果人在潜水时从水中慢慢地升出水面,那么身体承受的压力就会逐渐减小,氮气便从人体内慢慢排除,不会给人体造成重大的损伤。这个逐渐减少压力的过程需要很长时间,如果一个人在300英尺(1英尺=0.3048米)深的水下仅仅工作1小时,那么他上升到水面的整个过程就需要7.5小时。

潜艇一定是用于战争的吗?

潜艇是一种既能在水面又能在水下航行的特殊“船只”。说到潜艇,大家都把它想象成一种进攻水面船只的理想攻击平台和理想的武器。其实早期人们建造潜艇还有一个主要的用途,就是把它作为一种探测海底世界、进行海底勘探和科学考察和人类赖以在海底工作的工具,用于认识未知的海底世界。不过到后来,人们发现它更适合于作为一种水下攻击武器,所以到目前为止,潜艇还是作为一种军舰在发挥它最大的作用。当然,目前人们也越来越认识到潜艇在科学考察和海底观光旅游的作用,潜艇的用途也正日益广泛。

今天潜艇的作用不只是局限于增强海军力量,许多小型潜艇正在越来越多地用于执行各种任务。它们用来在海上搜索丢失的物品,它们又是埋电缆、检查或维护油、气管道的理想工具,此外,还用来研究海洋动物和植物生长和分布情况,检查发展渔业的措施。

在人类征服海洋的进程中,潜艇立下了汗马功劳。

最早的潜水护目镜是用什么何种材料制成的?

住在水边的人,总是潜入水中去寻找食物和有用的物品。自古以来,民间一直流传着“靠山吃山,靠海吃海”的说法。在公元前1300年,就有了磨削得极光亮的龟壳制成的护目镜,这可能就是人类最早的潜水护目镜了。有了它,人们就能通过面罩观察到水底的珍珠、贝壳和海绵等所需物品。这种只戴面罩而不穿潜水衣的潜水就是自由潜水,它是不需要复杂机械的潜水。但是,赤膊的潜水员在没有外界的帮助下,要想潜入30米以下,几乎就不可能了。

而今天的护目镜与古代的不同,它是一具橡皮面罩,能起到护目镜和鼻夹的双重作用。面罩带有透明度良好的眼罩,整个面罩紧扣住脸的上半部,使水不能进入眼睛和鼻子。

人类什么时候开始利用装备潜水?

你知道人类利用装备潜水源于何时吗?早在2000多年前,米索不达文化全盛时期,阿兹里亚帝国的军队用羊皮袋冲气,从水中攻击敌军,这也许是潜水装备的老祖宗了。公先前4世纪,亚里士多德也曾记述过供采集海绵用的小型潜水钟,这种潜水钟带有驴皮制的气囊。在我们中国,早在1700多年前的中国史书《魏志·倭人传》中,就已经有了渔夫潜水捕鱼的场面描写。中国明代出版的《天工开物》,记载了南海沿岸潜水采珠者用锡管呼吸。还记载了治疗潜水病的方法。1720年,一个英国人利用一只木桶成功地潜到了水下20米深的地方。1819年英国人郭蒙贝西还发明了通风式潜水装置,开创了头盔式潜水的先例。1866年法国人设计并研制出了自携式轻潜水装具。进入20世纪以后,各种先进的潜水器应运而生,带动了潜水运动的蓬勃发展,热衷于潜水的人也越来越多。

重潜水和轻潜水有什么不同?

我们在电视中经常会看到潜水员在水下穿着笨重的潜水服,戴着巨大的头盔,看似一个庞然大物,这就是通常所说的重潜水,也就是潜水员穿戴重型潜水装具的潜水。它通过水面软管向潜水员输送呼吸气体。随下潜深度增加,输送的呼吸气体成分不同,有氧气、压缩空气、氦氧或氦氮氧混合气体。潜水深度超过60米,呼吸气体中需掺入比较昂贵的氦气,常采用喷射再生式氦—氧潜水装置,吸收呼吸气体中的二氧化碳等废气,补充其中消耗掉的氧气,然后继续循环使用。重潜装具通常由头盔、领盘、压铅、潜水衣、潜水鞋等组成。

轻潜水又称自携式潜水,是指潜水员自己携带呼吸气体下潜。潜水员在水下能自由活动,作业范围广,并能和潜水钟式潜水器等配合使用,是现代潜水技术中的主要潜水方式。潜水员呼出的气体有3种处理方式:直接排出装具的为开放式,开放式通常呼吸压缩空气;全部回收,经净化和补充氧气后继续使用的为密闭式;少量排出,大部分回收的为半密闭式。密闭式和半密闭式一般用于提供氦氧或氧气的潜水装具。轻潜装具通常由咬嘴、呼吸器、铅块等组成。

最简单的轻型潜水装具是什么样的?

生活在海边的朋友经常会看到这样的情景:一个渔民头上只戴着有供气管的玻璃罩面具就潜到水里捕鱼去了。其实渔民所使用的就是最简单的潜水装具,正像潜水艇上使用的水下供气管一样,呼吸就在面具里进行,空气从呼吸管的顶端管口进入管内。如果遇到波浪涌到管口时,也不必担心海水灌进管子里去。因为在管口上接有一只塑料的塞子,当海水冲上来,碰到管口时,塑料塞子自己就能漂浮起来,自动将水下呼吸供气管的入口堵上。

潜水员有了水下呼吸供气管就可以在浅海中漫游、狩猎捕鱼、采集珍珠、研究考察,确实十分方便。尽管如此,水下呼吸供气管仍有很大的缺点,它只能供潜水员在离海面较近的浅水层中使用。这是因为随着水深的增加,水的压力就越大,呼吸管很容易被压瘪。另外,呼吸管的顶端是绝对不能没入水里的。因此潜水员使用水下呼吸供气管仍有很大的局限性,不能更自由地到处游弋,也不能在深水层中进行长时间的海底作业。

什么是无人潜水技术?

无人潜水是指依靠遥控操作的无人潜水器在水下执行观察和作业任务,操作人员不直接进入水下。无人潜水器有多方向的推进器、水下姿态控制系统、水下照明、电视摄像系统和机械手等装置。按其能源和控制方式不同,可分为有缆和无缆两种。有缆无人潜水器是于1953年研制成功,直到1978年才开始用于海洋开发。最早的无缆潜水器是70年代中期才开始发展的,但目前仍是有缆的无人潜水器占多数,它的下潜深度已达7600米左右。70年代后期开始研制的“海洋机器人”能代替潜水人员进行更多的潜水作业。

什么是间接潜水?

间接潜水是指利用能够承受海水压力、内部保持常压的抗压(如盔甲)潜水服、潜水器等装具进行潜水。通常在作业后,潜水人员不需要进行减压。

抗压潜水服是一种用轻质合金制成的,外形像人、四肢各关节可以活动和弯曲。它的头盔上有透明观察窗,机械手随装具内人手的活动做相应的动作。这种潜水服备有供气系统和空气净化装置,在1980年时下潜深度就已达到500米。

潜水器则是一种自带推进动力和观察设备,既能在水面行驶,又能在水下独立进行工作的运载器。乘员可以在无水的常压舱内,利用观察窗或电视系统等直接向外观察水下情况或利用机械手作业。最初的潜水器大多用于水中和海底观察。从20世纪60年代开始,载人潜水器大多装备有机械手和多方向的推进器,不仅能够进行水下观察,还能进行各种水下作业。到20世纪70年代发展了潜水员可以在水下出入的设闸式潜水器,把直接潜水和间接潜水结合起来。此外,还发展了能在水下和潜艇接口的深潜救生艇。目前载人潜水器的下潜深度大多在2000米以内,最深可达10000米以上。

人类深入海洋的“拦路虎”有哪些?

人类自古以来就想上天入海,为此也付出了艰苦卓绝的努力,甚至以付出生命为代价。如今人类的足迹已经踏上了距地球38万千米之遥的月球,上天的梦想已经实现,并在朝着更远的目标奋进。但近在身边的深海,却仍然是一块神秘的禁地,人类至今还没有能力在离海面仅11千米的海底留下自己的脚印,这不能不说是一大遗憾。于是,人们也难免像李白那样发出“入海之难,难于上青天”的感叹了。

入海真的比登天还要难吗?至少到目前来说是这样的。这是为什么?因为入海存在着许多难以逾越的障碍,这就是我们所说的“拦路虎”了。首先是巨大的压力。水深每增加10米,压力就要增加1个大气压。在11千米深的海底,压力将高达1100个大气压,不要说人的血肉之躯,就是普通的钢铁也会被压得粉碎。其次是呼吸问题,呼吸1个大气压的空气是人得以生存的首要条件,没有空气人当然活不成,空气的压力太高或太低也活不成。压力增加对人的呼吸是有影响的。在1个大气压下,人的呼吸器官能自由呼吸,在水下就不同了。人在水中,其胸部、肺部甚至心脏都要受到高于1个大气压的压力,因此就会受到挤压,特别是呼吸器官的肌肉力量不能克服这种压力而难以正常工作;压力一大,人就会因为无法呼吸而死亡。再次是恶劣的环境,黑暗、寒冷、复杂的海况甚至凶猛的鲨鱼,也都是人在海下活动不可小视的障碍。

可见,下海的确比登天难。但是,人类并没有被困难所吓倒,聪明的人们发明了许许多多可以利用的潜水工具,一次又一次地向深海冲击,也一步一步打开了通向海底的大门。

古老的水下呼吸器是用什么材料做成的?

有人把古希腊人和土耳其人称做现代潜水员的鼻祖。2000多年以前,他们就开始在爱琴海探寻海绵。他们那时掌握的本领至今仍然有用。早期的海绵采集者在大量的实践总结中发现,带下水去的空气越多,他们在水下也就能呆得越久。起初,带空气下水只有一个办法,那就是用自己的肺吸足了气再下去。后来,有人想到可以把空气装在一个容器里带下水去。他们管这种装空气的容器叫做“水囊”。

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