Загадка отрицательной плавучести — на какой глубине вода тянет вниз?

от

Представьте: вы ныряете в глубину, и вдруг чувствуете, что вода больше не хочет выталкивать вас наверх. Наоборот — она словно тянет вас вниз, как будто решила, что вы теперь её собственность. И это не мистика — это обыкновенная физика!

Однако несмотря на то, что я очень люблю поплавать в море и, конечно же, понырять с маской и ластами, я никогда не погружался на такую глубину, чтобы испытать эту самую отрицательную плавучесть — видимо, нырял всё-таки мелковато. Так на какой же глубине вода перестаёт быть вашим другом и начинает вести себя как строгий тренер в спортзале?

Почему мы вообще плаваем?

Всё дело в законе Архимеда: на всякое тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной жидкости. Если ваша средняя плотность (масса / объём) меньше плотности воды — вы всплываете. Это называется положительной плавучестью. А отрицательной плавучестью обладает, к примеру, кирпич. Он вообще не плавает, а сразу тонет.

А есть ещё и нейтральная плавучесть, когда плотность погружённого в воду тела равна плотности воды. В этом случае сила Архимеда, которая действует на тело вверх, равна силе тяжести, которая действует на него вниз. И тогда оно просто зависает в толще воды, не двигаясь ни туда, ни сюда.

Тело человека не похоже на кирпич. Как же оно может приобрести вдруг отрицательную плавучесть, если на поверхности воды плавучесть исключительно положительная?

А дело вот в чём: любые газы под давлением имеют обыкновение сжиматься, уменьшая при этом свой объём. И чем сильнее давление, тем меньше объём газа. А значит воздух, содержащийся в первую очередь в наших лёгких, а ещё в гидрокостюме (если он есть), с увеличением давления сжимается всё сильнее и сильнее. Объём нашего тела, соответственно, уменьшается, а плотность тела растёт. Надеюсь, не слишком утомил вас физикой?

Глубина нейтральной плавучести: где граница?

В какой-то момент погружения плотность нашего тела становится такой же, как плотность воды — мы приобретаем нейтральную плавучесть. Обычно в пресной воде это происходит на глубине примерно 8-10 метров. В солёной — чуть глубже: от 10 до 15 метров.

То есть если вы задержите дыхание и нырнёте, то до этой глубины вас будет выталкивать вверх, а если продолжить погружение, то лёгкие и воздух в них содержащийся, сожмутся ещё сильнее и вас начнёт неудержимо тянуть вниз — тело приобретёт отрицательную плавучесть.

У фридайверов это называется «свободным падением» — стадия погружения после вхождения в зону отрицательной плавучести, когда грести уже не нужно, а погружение происходит без дополнительных усилий в формате падения.

Примеры из жизни фридайверов

  • Жак Майоль (тот самый из «Голубой бездны» Люка Бессона) — человек, который первым достиг стометровой глубины на задержке дыхания без какого-либо дополнительного оборудования, рассказывал, что после 20 метров вода словно «забирает» тебя, и подниматься становится сложнее.
  • Наталья Молчанова, легендарная фридайверша, отмечала, что после 15 метров нужно активно работать ногами, чтобы не уйти слишком глубоко.
  • Обычные дайверы с аквалангом сталкиваются с этим реже, потому что у них есть компенсатор плавучести (BCD), но если его не использовать правильно — можно внезапно обнаружить себя на неожиданной глубине.

Вода не враг, но и не всегда друг

Так что, если вдруг вам удастся нырнуть так глубоко, что вы вдруг почувствуете, что вода больше не выталкивает вас наверх — не паникуйте. Просто вспомните Архимеда, сделайте пару мощных гребков и возвращайтесь к поверхности.

Кстати, нейтральная плавучесть может быть достигнута для разных людей на разной глубине. Это зависит от количества воздуха в лёгких, от материала, из которого сделан гидрокостюм, и от толщины жировой прослойки в теле — полным людям придётся нырять поглубже, чтобы её достигнуть, ведь жир имеет меньшую плотность, чем мышцы и кости.

Читайте также