目前已知的下潜最深的鲸鱼是柯氏喙鲸,它们最深能下潜至2992米的海底,我们熟知的抹香鲸深吸一口气,也可以下潜至2000多米深的海域。而目前服役下潜最深的军用潜艇是美国的海狼级核潜艇,其下潜深度为600米,远低于鲸鱼的下潜深度。
那么,为什么鲸鱼可以下潜几千米,而潜艇却只能下潜几百米呢?
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潜艇最大下潜深度不足千米首先做下声明,这里说的潜艇指的是军用潜水艇,而非深海潜水器。
目前深海探测用的深潜器如前段时间在马里亚纳海沟坐底的“奋斗者”号最大深度已经超过了10000米,即使几十年前美国著名导演卡梅隆乘坐的“深海挑战者”潜水器也达到了11000米。
这些深海探测用的潜水器艇身小、结构简单。而且,深海探测器采用多层级逐级增压的特殊结构设计,耐压强度不是军用潜艇能比的。
比如我国“蛟龙”号:
但是,你知道军用的潜水艇最大下潜深度多少吗?说出来可能惊掉你的下巴。
目前正在服役的常规下潜深度最深的为美国的海狼级核潜艇,常规下潜深度为600米,没错,单位是米。
之所以说是常规深度,是因为它的极限深度比600米深的多,但考虑到安全性,实际应用中是达不到这个深度的。这就类似于复兴号设计时速400公里/小时,但运营速度350公里/小时一个道理。
除了上面说的海狼级潜艇外,咱们国家的潜艇最大深度400米左右,常规潜艇的下潜深度仅为两三百米,毕竟这个深度,对于隐藏来说已经足够了。
之所以加上“目前”两个字,是因为前苏联在冷战时期曾造出了下潜深度创造1300米纪录的685型潜艇,它在1986年创下的1300米潜水纪录,至今都没有军用潜艇打破。
而为了能打造这么一艘深海巨兽,极大地增强潜艇的抗压能力,前苏联在685型建造中大量使用了特殊材料——钛合金。
值得一提的是,钛合金不光价格昂贵,而且加工工艺困难,能用这种材料制造潜艇,可见前苏联在追求深度方面真是下了血本。不过,潜艇下潜深度在300米左右就已经能保证足够的隐蔽性了,所以仅有极少数潜艇把资金用于一千米以上深度方面的研究。
在二战前,潜艇下潜深度排名前三的分别是:德国VII型潜艇230米,美国白鱼级潜艇120米,日本伊四十型潜艇100米。
战后,苏联在下潜深度方面仿佛走入了死胡同,下潜深度屡屡破纪录,比如苏联633型潜艇(也就是我国的33型)下潜深度300米,苏联阿库拉I型核潜艇480米,苏联阿库拉II/III型潜艇600米,苏联奥斯卡级核潜艇600米,一直到咱们上面提到的685型创造了1300米潜深纪录...
不过还是上面那句话,685型潜艇虽然创造了最深1300米的深潜纪录,但并非代表着它日常就下潜这么深,毕竟这个深度下进行测试可是要承担“艇毁人亡”的风险的。
历史上,长尾鲨号潜艇就做过“艇毁人亡”的极限测试:
长尾鲨号的理论安全下潜深度是400米,但它曾为了打破记录而进行过下潜600米的测试。
那么,鲸鱼们是凭借什么“高科技”下潜到数千米的深海而不被压扁的呢?
我们都知道,水压和水深是成正比关系的,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。
而鲸鱼能够在100个大气压的深水中自由地遨游,因为它们在深水中会自动缩小肺部,来平衡体内外的压强。
鲸鱼的肺部可以根据水压灵活的变化,当进入深水区,体外压强增大,肺部就会缩小,增强体内的压强,因此可以达到体内外的压强平衡,这个过程就类似于一个空心铁球向一个实心铁球逐渐变化的过程。
而与人类相比,鲸类无论是血红蛋白,还是肌红蛋白的浓度都比人类高,所以,鲸类也能更加高效地运输和贮存氧气。
下面一张是鲸鱼肉的照片,因为肌红蛋白能使肌肉呈现红色,从这张红的发黑的图片上你就能知道鲸鱼的肌红蛋白含量有多高。
正是因为鲸鱼有这么高的血红蛋白含量,所以鲸鱼每呼吸一次的吸氧效率远比人类要高。数据显示,人类每分钟呼吸约为12至20次,每一次呼吸仅能吸收25%的氧气,而鲸鱼对氧气的利用率却高得多,高达90%的被吸入氧气都能用到实处。
此外,相比陆地上的哺乳动物,鲸类的肌红蛋白还进化出了一些适应深潜的特性。
一般来说,肌红蛋白浓度越高就越容易聚集在一起,储氧能力也会随之被削弱。但科学家却发现,深潜海洋的哺乳动物其肌红蛋白表面电荷会增加,这使得肌红蛋白之间相互排斥,更不容易聚集在一起,储存氧气的能力自然就增强了。
关于“为什么鲸鱼可以下潜几千米,而潜艇却只能下潜几百米”这个话题站长就介绍到这里了。
感兴趣的同学可以思考这么两个话题:
1)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?
2)为什么军用潜艇不设计到1000米或者10000米水深呢?
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