为什么抹香鲸潜水深度能达2000—3100米,潜艇只有几百米?

闲云孤鹤2275


这是个很有意思的问题。抹香鲸和潜艇属于两种完全不同的物体,但都拥有水下潜航的能力,而两者比较起来能明显感受到生物体和人造机械的区别。一个显而易见的问题是,“实心”的物体承压能力往往比“空心”物体更强。如果用建造核潜艇的材料去制造一个抹香鲸大小的实心球,那估计它在几万米水下都不会被压坏——事实上,美国、中国、日本都曾经建造过潜航深度超过万米的无人深潜器,而无人深潜器仍然算是“空心”物体。仅从这一点,就决定了两者的潜深不可能相同。

作战用途的潜艇体积远大于抹香鲸,其长度往往是抹香鲸的数倍,最大甚至达到10倍以上,而吨位更达到了抹香鲸的20到200多倍,可以视为是一个庞大的“钢铁气泡”。其实,潜艇能够在几百米深度潜航,本身已经是材料学高度发展的结果——如果是类似抹香鲸的肌肉、骨骼和脂肪组成如同潜艇一样长几十米乃至上百米但内部“空心”的庞然大物,别说几百米,几十米的水深都能把这个大家伙压瘪。

另外,相比于生物体,现代潜艇更像是一个移动的工作室,内部装配有大量的电子设备、仪器和武器。虽然为潜艇设计的系统会考虑潜艇特殊的工作环境,但不可否认的是任何设备的环境适应性都是有限的,过大的潜航深度将不可避免地对一些设备的正常工作产生影响,从而影响潜艇的作战效能乃至使潜艇难以正常工作。一艘没有作战能力的潜艇,设计出来也是没有意义的,因此艇上设备对于潜深的影响同样也是不容忽视的因素。


军机图


我们都知道,蓝鲸是目前世界上最大的动物。一只蓝鲸平均身长20-30米,光一个肺就重达十吨,据说一口气可以装下1.5万升的空气,那么,它们到底能潜入多深的海底呢?

虽然蓝鲸肺活量厉害,但它们的潜水能力其实并不怎么样。通常,在水底下呆个十几分钟就已经是极限了。再加上,它们喜欢的小鱼小虾,在浅海就能吃个够,因此,蓝鲸一般就在水深200-500米的区域内生活。

大部分的鲸鱼都和蓝鲸一样都爱生活在海水的上层,不过,有一种鲸鱼却能潜入几千米的深海,它就是抹香鲸,抹香鲸可以说是鲸鱼里的顶级吃货了,它们贪恋深海里的大乌贼的美味

常常潜到水下两三千米的捕食它们,大王乌贼不仅好吃,分量还大,抹香鲸们只要捕到一只大王乌贼,这一天就不会挨饿了。

抹香鲸之所以能潜的那么深,和它那独特的鼻子有很大的关系。在水底下,这个鼻子的又鼻孔会闭合,抹香鲸只靠着左鼻孔呼吸,这样鼻孔的管道又能装下很多的空气,相当于,抹香鲸有了两个肺。因此,抹香鲸就可以长时间呆在水里,潜到深海尽情捕食猎物啦。


找靓机科普君


抹香鲸是动物界公认的潜水之王,它的下潜深度可达2000~3000米,在大洋深处可以找到自己喜爱的食物,比如章鱼、乌贼之类的软体动物。

在海面下3000米深度的地方,这里的海水压力可达300个大气压,普通的核潜艇的最大下潜深度都在1000米以内,核潜艇如果下潜到3000米深的话早被海水压扁了。而为什么同样是体积庞大的抹香鲸下潜到3000米却能安然无恙?

首先抹香鲸身为哺乳动物,却能拥有超长的水下憋气时间,抹香鲸一般在水下活动的时间都超过1小时,在某些个体的深潜活动中甚至能达到2小时的憋气时间。之所以抹香鲸能在水下憋气这么久,这要归功于它特殊的身体构造。

从外形上看抹香鲸有个“高额头”,巨大的块状头部,其长度可以占到整个鲸鱼身体的四分之一到三分之一,强烈的不协调感给人一种头重脚轻的感觉。硕大的脑袋中装的不是复杂的大脑而是鲸脂以及庞大的呼吸道,这里边能够储存巨量的空气,为抹香鲸水下长时间憋气提供支持。

除此之外,抹香鲸鲜红色的肌肉里,也能储存巨量的氧气。抹香鲸的血液中比起陆上生物含有更高密度的红细胞,那就意味着随身配备有更大量携带着氧气的血红蛋白,同时强壮有力的巨大心脏又能保证将血液足量泵向大脑及其它重要器官,柔软的胸腔结构允许肺部适当“塌陷”,通过减少代谢以保存氧气。在深潜之前,抹香鲸会浮出水面呼吸大约8-10分钟,待吸入足量氧气后,就再次潜水。而且抹香鲸一次深呼吸可以换掉体内90%以上的气体,这在陆生动物看来是几乎是不可思议的,这也是为什么抹香鲸身为哺乳动物,却能长时间水下憋气的原因。

至于为什么抹香鲸为什么能够抵抗水下巨大的水压,那是因为抹香鲸在水下潜到一定深度后内脏会受到巨大的挤压,包括心脏肝脏肺等重要器官会被鲸鱼体内分泌的流动的类似鲸脂的物质包裹保护起来避免强大的水压将内脏压坏。

正式独特的身体构造造就了抹香鲸的过人的本领。


熊猫爱飞行


这个问题与内外压强有关。

抹香鲸的本事很大,能下潜到2000多米的海洋深处捕捉大王酸浆鱿。

如果允许潜艇内部充满海水,潜艇也能下潜到2000米深处,并且一直沉到海底,多深都可以。

但现实情况是,潜艇内部要维持适合人类生存的大气压,不能有一丝海水灌入,其外壳必须抵抗海洋深处的强大水压,所以是单向承压的。

常规潜艇能下潜到300多米,核潜艇能下潜到6、700米,甚至1000多米,而深海潜航器可以下潜到7、8000米,甚至10000多米(这里的水压高达101MPa,即一平方厘米压力高达1.025吨),其外壳都是使用特殊材料制成的。

而抹香鲸和潜艇不一样,它的身体内部并非封闭空间,而是既有气体,也有液体,身体全向承压,内外压力平衡,自然不会有事了。

与此相似,人类也生活在一个由大气组成的海洋中,而且是在海底,这里的压强为一个标准大气压,但人体内外压力平衡,也就不受大气压的影响。

但气球就不一样了,气球从地面升到高空,因为高空大气压减小,气球的体积会不断膨胀,直到最后爆裂开来。

这就是为什么抹香鲸能下潜到2000米,而潜艇却很难做到的原因。


和风漫谈


抹香鲸,地球最能潜水的哺乳动物。我们人类潜艇和抹香鲸在海洋中的下潜深度,唯一的硬伤就是如何抵抗深海的压力。


我们人类的常规潜艇下潜深度都是200到300米,核潜艇可以在400以下,最深的核潜艇记录是俄罗斯的阿库拉攻击型核潜艇,曾创造过最深潜到了1200米的记录。


二抹香鲸随便下潜都可以轻松达到1000多米,极限下可以达到2200米左右,相当于每地面22倍的标准气压,也就是每平方厘米220千克左右的压力,这种压力可以压碎坦克。


抹香鲸之所以能够下潜这么深,是其特殊的身体构造和在水里能够内外平衡压力。它的头部异常巨大,差不多占据整个身体四分之一。巨大的头骨能够很好的抵抗深海压力保护头部。同时,身体在进化过程中,逐渐形成了全向承受压力的结构,体内的水分和气体能够起到很好的平衡外部内部压力的作用。

而且抹香鲸巨的肺活量巨大,每次呼吸能够替换身体百分之九十以上的气体。这为长时间深潜做足了准备。而且抹香鲸特殊的身体在水下潜到一定深度,内脏感受到受到巨大的挤压时,包括心脏肝脏肺等重要器官会被鲸鱼体内分泌的流动的类似鲸脂的物质包裹保护起来避免强大的水压将内脏压坏。


而我们人类的潜艇由于内部是中空的,承压工作全部都是潜艇外壳,不能做到内外压力平衡,自然不能下潜很深。如果在潜艇上凿个洞,让海水进入,别说一千米,就算是最深的海底同样是没有任何问题,因为海水的进入使潜艇内外压力一样了,也就是平衡压力。当然被凿通的潜艇不能叫潜艇,叫做废铁。


良良引力波


潜艇内部没有水,深海的海水对潜艇的压力是因为内部外部压力不一致导致的 假设把潜艇打了孔,水全部灌进去,那么潜艇也就不存在压力差了 深海动物,体内细胞含水量非常大,细化到细胞也是一样的,所以不存在内外压力差。你把啤酒瓶盖打开扔海里,沉到海底瓶子也不会破。



告诉你为什么,因为抹香鲸是大自然创造的,潜艇是人类创造的,造物主不是一个级别的!


胡听天HugelerpkRos


抹香鲸 趁大海不注意 都能下浅到8000米。



憨孩纸i


潜艇只能潜几百米深???你想表达什么???潜艇只能潜几百米深???几百米???那蛟龙号潜到九千多米深的海地是做梦梦到的???军用核潜艇如果只能潜几百米深那还叫潜艇吗???


我绝对神评论


反問下為什麼不可以呢,其實潛艇也可以的。只是你們造不出來想不到方法。發工資我來參加方案。


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