Давление на дне Марианской впадины¶
Давление на дне Марианской впадины — физическое давление воды в глубочайшей точке Мирового океана, достигающее примерно 108,6 МПа (1086 атмосфер) в Бездне Челленджера. Такое давление эквивалентно весу примерно одной тонны на каждый квадратный сантиметр и является одним из наиболее экстремальных значений природного давления на Земле.
¶География и глубина впадины
Марианская впадина — океанианский жёлоб в западной части Тихого океана, вытянутый дугой длиной около 2550 км к востоку от Марианских островов. Максимальная глубина, зафиксированная в 2010 году гидроакустическим методом экспедицией на судне «Океанографический исследовательский кораблём», составляет 10 994 ± 40 м в районе Бездны Челленджера. Более ранние промеры давали значения от 10 916 до 11 034 м в зависимости от метода измерения.
Вода в жёлобе имеет температуру от 1 до 4 °C, практически полную темноту и низкое содержание растворённого кислорода. Гидростатическое давление здесь определяется прежде всего массой столба воды над точкой наблюдения.
¶Расчёт гидростатического давления
Гидростатическое давление вычисляется по формуле:
P = ρ · g · h
где ρ — плотность воды (примерно 1020–1050 кг/м³ в глубоких слоях из-за растворённых солей и сжимаемости), g — ускорение свободного падения (9,81 м/с²), h — глубина.
При подстановке значений для глубины 10 994 м получается:
P ≈ 1040 кг/м³ × 9,81 м/с² × 10 994 м ≈ 1,08 × 10⁸ Па ≈ 108,6 МПа
Это соответствует 1086 атмосферам. Для сравнения: на поверхности Земли давление составляет 1 атмосферу, на глубине 100 м — около 11 атмосфер, на глубине 1000 м — около 101 атмосферы.
¶Что означает давление 1086 атмосфер
При таком давлении:
- Объём сжимается примерно на 5 % — вода сжимается, хотя и значительно меньше, чем газы.
- Кубический метр воды весит примерно на 50 кг больше, чем на поверхности.
- Воздушный шарик, опущенный на дно, схлопнется полностью за доли секунды.
- Человеческое тело без защиты разрушается: лёгкие схлопываются, растворённый в крови азот выходит в ткани (декомпрессионная болезнь), газовые полости организма сжимаются.
Предел для большинства стандартных подводных аппаратов — глубины до 6000–7000 м. Для работы на глубинах свыше 6000 м используются глубоководные обитаемые аппараты и автономные необитаемые роботы со специальной прочной конструкцией.
¶История погружений на дно впадины
| Год | Экипаж / Аппарат | Максимальная глубина |
|---|---|---|
| 1960 | Жак Пикар, Дон Уолш, «Триест» | ≈ 10 916 м |
| 2012 | Джеймс Кэмерон, «Дипси Челленджер» | 10 908 м |
| 2019 | Виктор Весково, «Лимит Фактор» | 10 928 м |
| 2020 | Фань Цзунцзе, «Фэньдоуцзэ» (奋斗者) | 10 909 м |
Первое погружение 23 января 1960 года на батискафе «Триест» стало первым в истории достижением дна Марианской впадины. Джеймс Кэмерон в 2012 году совершил единоличное погружение. В 2019 году Виктор Весково достиг рекордной по точности глубины, а в 2020 году китайский аппарат «Фэньдоуцзэ» совершил погружение с экипажем на дно впадины.
¶Биология на дне впадины
Несмотря на экстремальное давление, темноту и холод, на дне Марианской впадины обитают организмы: ксенофиофоры (гигантские одноклеточные), морские огурцы, мелкие ракообразные, морские черви и бактерии. Многие из них адаптированы к давлению за счёт специфических белков и мембранных липидов, сохраняющих текучесть при высоком давлении. У глубоководных рыб часто отсутствует плавательный пузырь, а кости имеют пониженную минерализацию.
¶Интересные факты
- Давление на дне впадины примерно в 1000 раз превышает атмосферное давление на уровне моря.
- Свет не проникает ниже 1000 м — на дне впадины царит полная темнота.
- Марианская впадина была открыта в ходе экспедиции на корабле «Челленджер» в 1875 году, а её точная глубина измерена в 1951 году.
¶Источники
- National Geographic. Mariana Trench.
- Гидрографические данные NOAA.
- Публикации экспедиций «Триест», «Дипси Челленджер», «Лимит Фактор».