我自己也有过潜水体验,夏天潜水的时候,只要潜到大概2米深的地方,我就不需要拉着水草,身体也能自由地悬浮或者沉在水底。这说明在浅层水域,人体的密度和水的密度已经非常接近,很容易实现中性浮力。
海底水压很高,为什么深潜的人不会被压在海底?
鱼类深潜时,体腔同样会因高压而缩小。为了保持悬浮和平衡,有鱼鳔的鱼会通过给鱼鳔充气来抵消体积变化。我们钓上来的深水鱼,如果立刻剖开,会发现鱼鳔鼓鼓的,里面充满了气体,这就是它们维持体积的手段。
很多人误解了鱼上浮和下潜的机制,认为鱼上浮是排出气体减重,下沉是充气增重,这其实是因果倒置。实际上,鱼主要靠身体摆动产生推力来改变深度,就像蜻蜓飞行一样。鱼鳔更多是用来维持悬浮平衡,而不是像汽车油门那样控制升降的主要动力。
通常情况下,深海的水温接近4℃,这时候水的密度是最大的。然而,人在深海承受巨大的压力,身体内部的空腔会被压缩变小。因为身体被压缩的幅度比水大,所以最终抵消下来,人在深海受到的浮力其实会稍微减小一点。
根据阿基米德原理,物体在水中受到的浮力取决于它排开水的重量,或者用公式F=ρgV来看,浮力和物体排开水的体积直接相关。这是一个基础物理概念,解释了为什么有些物体能浮起来而有些会沉下去。