Введение
Водная или подводная среда
Подводная среда – это среда, находящаяся в жидкой воде и погруженная в нее, в естественном или искусственном образовании (называемом водоемом), таком как океан, море, озеро, пруд, водохранилище, река, канал или водоносный горизонт. Некоторые характеристики подводной среды универсальны, но многие зависят от местных условий. Жидкая вода присутствует на Земле на протяжении большей части ее истории. Подводная среда считается местом возникновения жизни на Земле и остается наиболее важным для поддержания жизни и естественной средой обитания большинства живых организмов. Ряд научных дисциплин посвящен изучению этой среды или ее отдельных частей и аспектов. В более доступных частях подводной среды осуществляется ряд видов человеческой деятельности, включая научные исследования, подводное плавание для работы или отдыха, а также подводную войну с использованием подводных лодок. Она во многом неблагоприятна для человека и часто недоступна, поэтому относительно мало исследована.
Степень
Три четверти планеты Земля покрыты водой. Большая часть твердой поверхности планеты – это абиссальная равнина, на глубинах от поверхности океанов. Самая близкая к центру геоида точка на твердой поверхности планеты – это Бездна Челленджера, расположенная в Марианской впадине на глубине около 11 километров. Меньшая часть поверхности покрыта пресными водоемами, а значительный объем воды находится в подземных водоносных горизонтах. Подводная среда во многих отношениях враждебна для человека и поэтому мало изучена. Её можно картографировать с помощью гидролокатора или непосредственно исследовать с помощью пилотируемых, дистанционно управляемых или автономных подводных аппаратов. Дно океана было обследовано с помощью гидролокатора как минимум с грубым разрешением; особенно стратегически важные районы были картографированы в деталях для помощи в навигации и обнаружении подводных лодок, хотя полученные карты могут быть засекречены.
Океаны и моря
Океан — это водное пространство, составляющее значительную часть гидросферы планеты. На Земле океан является одним из основных условных разделов Мирового океана. Это, в порядке убывания площади, Тихий, Атлантический, Индийский, Южный (Антарктический) и Северный Ледовитый океаны. В американском английском языке слово "океан" часто используется как синоним слова "море". В строгом смысле, море — это водное пространство (как правило, часть Мирового океана), частично или полностью окружённое сушей, хотя термин "море" также может относиться к океанам. Солёные воды покрывают приблизительно [вставить число] и обычно подразделяются на несколько основных океанов и более мелкие моря, при этом океаны покрывают около 71% поверхности Земли и 90% биосферы Земли. Океан содержит 97% воды на Земле, и океанографы утверждают, что исследовано менее 5% Мирового океана.
Озера, пруды и реки
Озеро — это водоём, расположенный в котловине и окружённый сушей, за исключением рек или других протоков, служащих для наполнения или стока воды. Водонаполненные пещеры классифицируются на активные и реликтовые: в активных пещерах протекает вода, а в реликтовых — нет, хотя вода может задерживаться в них. Активные пещеры подразделяются на пещеры поглощения (в которые уходит поток), пещеры вытекания (из которых выходит поток) и сквозные пещеры (прорезаемые потоком). Температурные аномалии наблюдаются в районах активного вулканизма и гидротермальных источников, где температура глубинных вод может значительно превышать 100 °C.
Теплопроводность
Вода проводит тепло примерно в 25 раз эффективнее, чем воздух. Гипотермия – потенциально смертельное состояние, возникающее при падении внутренней температуры тела человека ниже 35 °C. Основная задача гидрокостюмов и теплозащитных костюмов при использовании в воде с температурой ниже 25 °C – сохранение тепла тела и защита от охлаждающего воздействия воды.
Акустические свойства
Звук передается в воде примерно в 4,3 раза быстрее (1484 м/с в пресной воде), чем в воздухе (343 м/с). Человеческий мозг определяет направление звука в воздухе, улавливая небольшие различия во времени, за которое звуковые волны достигают каждого из двух ушей. По этой причине дайверам сложно определить направление звука под водой. Некоторые животные адаптировались к этому различию, и многие используют звук для навигации в водной среде.
Экосистемы
Водная экосистема – это экосистема, находящаяся в водной среде. В водных экосистемах обитают сообщества организмов, зависящих друг от друга и от окружающей их среды. Два основных типа водных экосистем – морские и пресноводные. За пределами эвфотической зоны фотосинтез невозможен, и живые организмы должны использовать другие источники энергии, нежели солнечный свет.
Люди
Хотя под водой осуществляется ряд видов деятельности человека, таких как исследования, подводное плавание для работы или отдыха, и подводная война с использованием подводных лодок, подводная среда во многих отношениях враждебна для человека и поэтому мало изучена. Непосредственным препятствием для деятельности человека под водой является то, что легкие человека не могут функционировать в этой среде естественным образом. В отличие от жабр рыб, легкие человека приспособлены к обмену газами при атмосферном давлении. Любое погружение в подводную среду на срок более нескольких минут требует искусственных средств для поддержания жизни. Для твердых и жидких тканей, таких как кости, мышцы и кровь, высокое давление окружающей среды не представляет большой проблемы, но оно становится проблемой для любых газонаполненных полостей, таких как рот, уши, околоносовые пазухи и легкие. Это связано с тем, что газ в этих полостях гораздо более сжимаем, чем твердые вещества и жидкости, и значительно уменьшается в объеме под давлением, не обеспечивая достаточной поддержки этим полостям против более высокого внешнего давления. Уже на глубине 8 футов (2 м) под водой неспособность выровнять давление воздуха в среднем ухе с внешним давлением воды может вызвать боль, а барабанная перепонка может разорваться на глубине менее 10 футов (3 м). Риск повреждения от давления наиболее велик на небольшой глубине, поскольку соотношение изменения давления наиболее велико вблизи поверхности воды. Повышенное давление также влияет на растворимость дыхательных газов в тканях со временем, что может привести к ряду неблагоприятных последствий, таких как инертный газ наркоз и кислородная токсичность. Декомпрессию необходимо тщательно контролировать, чтобы избежать образования пузырьков в тканях и, как следствие, симптомов декомпрессионной болезни. За некоторыми исключениями, подводная среда имеет тенденцию охлаждать незащищенное человеческое тело. Эта потеря тепла обычно приводит к гипотермии.
Опасности
Существует несколько классов опасностей для человека, связанных с подводной средой. Отсутствие пригодного для дыхания газа, которое может вызвать удушье, в частности, утопление. Окружающее давление, способное вызвать баротравму или токсическое воздействие компонентов дыхательной смеси при повышенном парциальном давлении. Температура окружающей среды, которая может привести к гипотермии, а в редких случаях – к гипертермии из-за высокой скорости теплообмена. Растворение инертных компонентов дыхательной смеси может привести к декомпрессионной болезни при слишком быстрой декомпрессии. Унос дайвера движущейся водой в течениях и волнах может привести к травмам при ударе о твёрдые предметы или перемещению на ненадлежащую глубину. Опасные водные организмы различных видов.
Погружение под давлением окружающей среды
При погружении под давлением окружающей среды дайвер напрямую подвергается воздействию давления окружающей воды. Дайвер, работающий под давлением окружающей среды, может нырять с задержкой дыхания или использовать дыхательное оборудование для акваланга или подводного плавания с подачей воздуха с поверхности, а техника насыщения снижает риск декомпрессионной болезни (ДКС) после длительных глубоких погружений. Погружение в воду и воздействие холодной воды и высокого давления оказывают физиологическое воздействие на дайвера, которое ограничивает возможную глубину и продолжительность погружений под давлением окружающей среды. Выносливость при задержке дыхания является серьезным ограничением, а дыхание при высоком давлении окружающей среды добавляет дополнительные осложнения, как прямые, так и косвенные. Были разработаны технологические решения, которые значительно расширяют глубину и продолжительность погружений человека под давлением окружающей среды и позволяют выполнять полезную работу под водой. Водолазам необязательно быть опытными пловцами, но подвижность и ловкость значительно снижаются.
Подводные лодки и подводные лодки
Подводный аппарат — это небольшое судно, предназначенное для работы под водой. Термин «субмерсибл» часто используется для отличия от других подводных судов, известных как подводные лодки, поскольку подводная лодка является полностью автономным аппаратом, способным самостоятельно возобновлять энергию и обеспечивать себя воздухом, в то время как субмерсибл обычно поддерживается надводным судном, платформой, береговой группой или иногда более крупной подводной лодкой. Существует множество типов субмерсиблов, включая пилотируемые и беспилотные аппараты, также известные как дистанционно управляемые аппараты (ДУА) или ROV.