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探索水世界(上)

2021-02-22吴东东谢巍涂悠悠玛丽

小猕猴智力画刊 2021年2期
关键词:潜水艇潜水员钻井

吴东东 谢巍 涂悠悠 玛丽

从太空看,地球是蓝色的。因为地球表面大部分被蓝色的海洋占据,也就是说地球表面大部分被水包裹着。水既普通又神秘。水面、水下会有哪些秘密呢?

纯净的水是无色、无味的。

温度为4度的时候,1升水正好是1千克的重量。

水是无法压缩和改变体积的。

在静止状态下,水的表面是绝对平面,所以有個词叫“水平”。

水没有固定形状,它待在什么容器里面就是什么形状,它可圆、可方、可三角、可多边。

无论何种形状的连通器,水的表面都处于同一水平线。

质量相同但温度不同的水,体积是不一样的。

0度时,水会结冰。因为同等条件下同体积的冰比水轻,所以冰会浮在水面上。

水受热会变成水蒸气,水蒸气遇冷又会变成液态水。

水可以溶解很多物质,比如盐。海水中就含有盐,把海水加热蒸发后能得到白色固体——溶解在水中的盐。

把水、水银和油混合在一起,三种液体在数分钟后会分层,这是因为它们的密度不同。

水在天然细管(植物的茎)或人造的细管(比如毛巾)内可以上升。这就是水的毛细作用。

虽然纯净水是绝缘的,但我们日常生活中的自来水和海水是导电的。自来水和海水会导电,是因为其中含有的杂质导电,所以当我们身体还湿漉漉的时候千万不要触碰已经接通电源的电器。

在淡水里

淡水湖是地球上最大的淡水库。

世界上面积最大的淡水湖是位于美国与加拿大交界处的苏必利尔湖,它的面积有8万多平方千米,差不多是我国江西省面积的一半。不过,苏必利尔湖虽然面积大,但蓄水量却不是最大的,蓄水量最大的湖是位于俄罗斯的贝加尔湖,它最深处深达1642米。

地球上所有的湖泊、河流、雪水、地下水、冰山等加起来,全世界的淡水总量也只占地球总水量的2.8%,其余97.2%都是完全不能饮用的咸水。

地球上几十亿的人口和数不清的动植物都靠这只占地球总水量2.8%的水活着。

在海洋里

地球表面积的75%都是海洋,海洋才是地球最大的水库。海洋的总面积为3.6亿平方千米,最深处即使放下地球上最高的珠穆朗玛峰,距海面还有1000多米。

海水是咸水,人类饮用海水不仅不能解渴,而一且在饮用海水后,会因人体肾脏排泄不了盐浓度过高的海水而造成人体脱水。不过,世界上很多的动植物却能在海水中生活和繁衍。

除了海洋在一些湖泊、沼泽以及地下也有部分咸水。

问题来了

画面中,淡水区出现了一些不该出现的海鱼,海水区也出现了不该出现的淡水鱼,还有一条既能在淡水中出现也能在海水中出现的鱼。把它们都找出来吧!让爸爸妈妈打开手机中的搜索引擎,输入鱼的名字。这可是一个能和爸爸妈妈一起合作的好游戏呀!

探索水下

早在300多年前,人类就开始借助潜水服来探索水下。和现在灵活轻便的潜水服不同,早期的潜水服显得笨拙可笑,因为当时的技术很难完美地解决抵抗水平、供氧和大活动范围等问题。

托马斯·康纳利发明的潜水服不但可以让潜水员利用携带的氧气瓶在水下待上4个小时,还能利用头部的通话装置和岸上的人进行即时通话。

西德尼·哈尔船长和他的伙伴联合发明了一套潜水服。他们的发明无疑是具有历史性的:他们在潜水服中放置的过氧化钠能把潜水员呼出的二氧化碳还原为氧气,这使潜水员能反复利用有限的氧气,从而延长潜水员在水下作业的时间。

来自澳大利亚的发明家约翰·布坎南和亚历山大·戈登利用能伸缩的金属材料研制出了能防水的潜水服。

约翰·莱斯布里奇发明的木桶潜水服能下潜20多米。他靠这套潜水服帮人水下打捞挣了很多钱。

来自波兰的卡尔发明了一套能在河底行走的潜水服。他在家乡的奥德河的水底行走过。

皮埃尔·雷米·博伟用铅制作了一双能在水中稳定行走的鞋子,穿上这双鞋子再穿上他发明的潜水服,便能在水中畅行。

切斯特·迈克达菲设计的表面镀铅潜水服重达250千克,能够潜入深海,但需要连接一个泵把潜水服中的海水泵出,同时也需要一根连接水面的氧气管来供氧。

约瑟夫·佩雷斯研制的潜水服有个名不副实的名字——“美人鱼”,首次亮相就在尼斯湖创造了123米的最深潜水纪录。

查尔斯·佩克特·德·普鲁在他的潜水服中安装了二氧化碳还原装置,他穿着带这种装置的潜水服成功潜入了90米深的水中。

美克威公司发明的这套潜水服直到20世纪80年代还在广泛使用。

水下工具

下图这艘简陋的潜艇是世界上第一艘潜艇,它首次亮相是在英国的泰晤士河,发明人是荷兰人科尼利斯,现在只有成品图,设计图纸已经失传。据说这艘潜艇能容纳多达16名乘客,可以在水下停留3小时。

美国人罗伯特研制出了一种依靠风帆浮出水面的潜水艇,它最深能潜至水下7米,能容纳数名船员,在水下停留几个小时。

发明家威廉·鲍尔研制出了德国第一艘潜艇,它最深能下潜9.5米,精密的机械传动装置靠人力驱动。不过这艘潜艇亮相不到一年就沉没了,好在当时的船员都被救了上来。

波兰科学家斯蒂芬·杰维斯基研制了一艘自行车式的单人脚踏驱动潜水艇,它更像一个大玩具。

这艘参加过美国南北战争的潜艇“亨利号”也是靠人力驱动的,艇内照明靠蜡烛。不过,它在服役的第二年就在一次返航中被击沉,成了历史上第一艘在战争中沉没的潜艇,这个世界纪录可不怎么样。

美国人布什·纳尔曾研制出一艘单人潜水艇,完全靠人力驱动,因为没有压载舱,浮出水面时要手动操作压力水泵把压舱水排出。这艘潜艇能在水下待30分钟。

西班牙人奈尔西斯用橄榄木打造了一艘能在水下20米深度观察珊瑚的潜水艇,外形好像一条鱼。

第一艘安装电力驱动装置的潜艇同样出自斯蒂芬·杰维斯基,他不但安装了潜望镜,还安装了水雷释放装置。

这艘靠轮子在海底行走的潜艇出自美国工程师西蒙·莱克之手。除了轮子,它还身负很多独到的设计。

西蒙。莱克在他研制的另一艘潜艇里安装了空气闸门舱,这个装置可以让潜水员在水底游出潜艇作业。这个闸舱内的气压可以保证水下舱门打开时,水不会进入潜水艇。

好了,真正可以实战的潜水艇出现了!他的发明人是来自爱尔兰的约翰·菲利普·霍兰。他最早在潜水艇上加装汽油发动机,并备有蓄电池驱动的电动机和作战用的鱼雷发射管、气动发射火炮。这些配置和设计思路直到今天还被潜艇设计所采用。

钻井平台

为了满足物质所需,人们建造了各种各样的海上钻井平台来获取更多的地球资源。这些钻井平台的高度从底部算起来,早就超过很多地面上的摩天大楼。

固定式钻井平台借助导管架固定在海底。支撑固定平台的桩腿靠打桩机直接打入海底。

桩脚被钉大海底,然后用钢丝缆绳固定住平台,使其不受海底强劲海流的影响。

钻井平台能容纳好几百人,对于在上面工作的人来说这就是个临时居所。工人们在海上工作、休息,一般每隔几周回到陆地一次。

半潜式平台由上层工作甲板、下层浮体结构和中间立柱三部分组成。平台作业时在浮体中注入压舱水,使得平台大部分沉没于水下,以减小海浪的影响,从而进行不同于基他平台的深水作业。

混凝土式平台靠自身重力稳固地立于海中。目前世界上最大的重力平台是挪威的巨魔天然气平台,有472米高。

全世界最深的钻井平台是墨西哥的帕迪多钻井平台,坐落于大西洋之上,深达2450米!这是什么概念呢?目前中国最高的楼是上海的中心大厦,楼高632米。

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