关于简单的物理演示，当我们用手挤压装有“潜水员”模型的瓶子时，瓶内空气气压发生变化，导致“潜水员”下沉；松开手后，气压恢复，“潜水员”又会浮出水面。这一现象直观地展示了气压变化对浮力状态的影响原理。而在专业潜水领域，特别是水面供气式潜水，是通过软管从水面持续向潜水员输送呼吸气体来维持生命活动。
潜水员为什么能在水下潜水？
在潜水艇内外壳体之间的空隙中，专门设置了若干个被称为压载水舱的空间。每个水舱都配备了独立的进水阀和排水阀。当需要下潜时，操作人员打开进水阀，让海水大量注入压载水舱，这直接导致潜水艇的整体重量显著增加。一旦这个重量超过了潜水艇当前所受的浮力，潜水艇就会打破平衡，开始逐渐向深海下沉。
随着潜水深度的不断增加，为了适应高压环境并防止中毒，输送给潜水员的呼吸气体成分会发生改变。在浅水区通常使用普通压缩空气，但随着深度增加，可能会使用纯氧或混合气体。当潜水深度超过60米时，由于高压下氧气毒性增加，呼吸气体中必须掺入昂贵的氦气，形成氦-氧或氦-氮-氧混合气体，以保障潜水员的安全。
对于深海潜水，特别是深度超过60米的情况，通常采用先进的喷射再生式氦-氧潜水装置。这种装置能够吸收潜水员呼出气体中的二氧化碳等废气，同时补充呼吸过程中消耗掉的氧气，使气体在密闭系统内循环使用。这种方式不仅节省了昂贵的氦气资源，还能有效维持潜水员在深压环境下的呼吸需求。
潜水艇实现水下潜航的核心机制在于调节自身重力与浮力之间的平衡关系。由于潜水艇的外形结构固定，其体积不变，根据阿基米德原理，它在水中受到的浮力是恒定的。因此，科学家设计了内外双层壳体结构，使得潜水艇无法通过改变体积来调节浮力，只能通过改变自身的总重量来实现上浮和下潜。