Eduscience

Eduscience

Jak zwykle szybki postęp techniczny wymuszały potrzeby wojska. Pojawienie się w marynarce wojennej różnych krajów łodzi podwodnych spowodowało konieczność skonstruowania aparatów pozwalających na awaryjne opuszczenie zatopionej łodzi.

W XX i XXI wieku dzięki potrzebom wojska lub kosmonautyki powstało szereg wynalazków, które z czasem są wykorzystywane przy produkcji przedmiotów życia codziennego. Pojawienie się w marynarce wojennej różnych krajów łodzi podwodnych było przyczyną powstania szeregu konstrukcji aparatów oddechowych o zamkniętym obiegu, w  których oddychało się tlenem, doprowadzanym w sposób ciągły do worka oddechowego, który pełnił rolę reduktora ciśnienia. Powstający w procesie oddychania dwutlenek węgla (fizjologia oddychania była już nieźle rozwinięta) był usuwany chemicznie, przez zastosowanie pochłaniaczy (fot. 1). Niespodzianką fizjologiczną było odkrycie, że tlen pod ciśnieniem większym niż 1,2 atm. jest trucizną. Przy tym ograniczeniu (głębokość na jaką bezpiecznie można się zanurzyć w aparacie tlenowym wynosi około 10 m) aparaty te zyskały bardzo szerokie zastosowanie do celów wojskowych (były prawie bezgłośne i nie dawały śladów na powierzchni wody w postaci bąbli uchodzącego powietrza). Rozwinięciem tych konstrukcji w celu ominięcia pułapek fizjologicznych są aparaty mieszankowe – o zmiennej ilości tlenu w mieszance oddechowej i zastosowaniu oprócz azotu również gazów obojętnych – wodoru i helu.

W 1920 r. de Corlieu skonstruował elastyczne płetwy, nakładane na stopy (płetwy Leonarda da Vinci miały być nakładane na ręce – takie pomysły były też realizowane w latach pięćdziesiątych. XX w.).

Prawdziwym przełomem stało się skonstruowanie przez J. Y. Cousteau i A. Gagnana w 1942 r. AQUALUNG-u („Płuc wodnych”), którego głównym elementem był reduktor ciśnienia powietrza zawartego w stalowych butlach (wtedy ok. 100 atm., obecnie nawet 300 atm. – to postęp w budowie sprężarek) do ciśnienia bliskiego ciśnieniu otoczenia, a więc ciśnienia zmieniającego się wraz z głębokością zanurzania (fot. 2). Taki zestaw – aqualung, płetwy i doskonalona systematycznie maska (zaprojektowana przez Cousteau w 1936 r.) dał nurkowi pełną swobodę poruszania się w wodzie. Oczywiście nie obeszło się bez niespodzianek i zagrożeń – płetwonurkom, tak jak nurkom klasycznym, groziła choroba kesonowa (wynik nasycania krwi i tkanek azotem zawartym w powietrzu oddechowym) oraz narkoza azotowa (narkoza głębin) – zatrucie azotem przy ciśnieniu większym niż około 5 atm. Nieco później, kiedy zaczęto nurkować na większe głębokości (ok. 100 m) ponownie pojawił się problem zatrucia tlenem, znany wcześniej z nurkowań w aparatach tlenowych. Tak więc równolegle z rozwojem techniki nurkowania rozwijały się badania fizjologii nurkowania (medycyny hiperbarycznej).

Bardzo szybki rozwój nurkowania swobodnego spowodował konieczność ujęcia go w ramy organizacyjne – w 1958 roku powstała Światowa Federacja Działalności Podwodnej (Confederation Mondiale des Activities Subaquatiques CMAS), na której czele stanął J.Y. Cousteau. Federacja opracowała regulaminy bezpieczeństwa, szkolenia i stopni, co wyraźnie wpłynęło na poprawę bezpieczeństwa nurkujących. Obecnie liczba międzynarodowych organizacji zrzeszających płetwonurków przekroczyła 20. Nurkowanie zrobiło się niezwykle popularne, szczególnie w wodach tropikalnych i subtropikalnych. W ośrodkach nurkowych nastawionych na działalność turystyczną można nurkować bez ograniczeń w sprzęcie podstawowym (płetwy, maska, fajka, ewentualnie skafander mokry), a na niewielkie głębokości (do 20 m) w aparatach typu aqualung pod okiem instruktorów po krótkim zapoznaniu się ze sprzętem i podstawowymi wymogami bezpieczeństwa. Nurkowania głębokie, nurkowania do wraków, w jaskiniach i pod lodem są zaliczane do sportów ekstremalnych i wymagają ukończenia odpowiednich, długo trwających i na ogół kosztownych kursów.

Odrębnym, równie szybko rozwijającym się kierunkiem badań podwodnych jest eksploracja głębin oceanicznych z użyciem podwodnych pojazdów załogowych i zdalnie kierowanych automatów.

 

Tekst: dr Jerzy Giżejewski

Galeria zdjęć

Co ma tundra do dwutlenku węgla?

Tundra to przykład biomu, czyli obszaru o określonym świecie roślinnym i zwierzęcym w danej strefie klimatycznej. Występuje głównie na półkuli północnej na obszarze Arktyki i pokrywa ok. 20% powierzchni Ziemi.

Czytaj więcej