Κρατάς τη ανάσα σου και ξεκινάς. Δυσκολεύεσαι λίγο να κατέβεις στην αρχή, όμως καθώς συνεχίζεις γίνεται ευκολότερο. Φτάνεις πιο βαθιά και κατεβαίνεις πλέον χωρίς προσπάθεια. Τα χρώματα γύρω σου χάνονται, η κοκκινωπή παραλλαγή της στολής σου γκριζάρει και σκοτεινιάζει γενικώς. Αν πας και πιο βαθιά, ίσως να νιώσεις πως δεν μπορείς πλέον να εξισώσεις.
Μια βάρκα ακούγεται μα δεν καταλαβαίνεις από που έρχεται, πόσο μακριά είναι, αν πλησιάζει ή αν απομακρύνεται. Ξεκινάς την ανάδυσή σου με δυσκολία στην αρχή, πιο εύκολα στη συνέχεια και φτάνεις στην επιφάνεια. Η βάρκα δεν φαίνεται πουθενά και πλέον δεν την ακούς καν. Μυστήρια πράγματα συμβαίνουν. Υπάρχουν άραγε εξηγήσεις;
Μάζα
Μάζα ενός σώματος ονομάζεται η ποσότητα της ύλης που αυτό περιέχει. Πιο απλά, είναι το σύνολο των μορίων που περιέχονται στο σώμα.
Βάρος
Βάρος ενός σώματος είναι η δύναμη με την οποία η γη έλκει το σώμα αυτό. Παράδειγμα για προβληματισμό (τύπου Άρθουρ Κλάρκ): Παίρνουμε ένα βαρίδι του κιλού από τη ζώνη μας, και πάμε μια βόλτα μέχρι το φεγγάρι με τοπικό διαστημόπλοιο. Όταν φτάσουμε εκεί, το βάρος του βαριδιού δεν θα είναι πλέον ένα κιλό, αλλά λιγότερο. Η μάζα του δεν θα έχει αλλάξει. Αλλάζει μόνο η δύναμη με την οποία έλκεται, δηλαδή το βάρος του. Για το υπόλοιπο άρθρο όμως, ας παραμείνουμε στη γη.
Όγκος
Όγκος ενός σώματος είναι ο χώρος που καταλαμβάνει ένα σώμα. Πχ ένας κύβος με διαστάσεις 10cm x 10cm x 10cm (ύψος x πλάτος x βάθος) έχει όγκο 1000 κυβικά εκατοστά, δηλαδή ένα λίτρο. Μετριέται εύκολα αν βυθίσουμε το σώμα σε ένα δοχείο εντελώς γεμάτο με νερό και μαζέψουμε το νερό που θα εκτοπιστεί σε ένα νέο δοχείο με διαβαθμίσεις όγκου.
Άνωση
Άνωση είναι η ανοδική δύναμη που ασκείται σε ένα σώμα όταν αυτό βυθίζεται σε ένα υγρό, έχει κατεύθυνση αντίθετη με το βάρος του και μέγεθος ίσο με το βάρος του υγρού που εκτοπίζεται. Για παράδειγμα, ο παραπάνω κύβος αν βυθιστεί σε νερό, θα εκτοπίσει ένα λίτρο νερού. Το βάρος αυτού του νερού είναι ένα κιλό. Άρα η άνωση που θα ασκηθεί στον κύβο θα είναι ίση με ένα κιλό.
Πλευστότητα
Πλευστότητα ονομάζουμε τη διαφορά ανάμεσα στην άνωση που δέχεται ένα σώμα και το βάρος του (Πλευστότητα = Άνωση – Βάρος). Στο παραπάνω παράδειγμα του κύβου, αν ο κύβος είναι μεταλλικός και ζυγίζει έξω από το νερό 5 κιλά, μετά τη βύθισή του στο νερό θα δέχεται άνωση 1 κιλού και συνεπώς αν τον ζυγίσουμε μέσα στο νερό, η ζυγαριά θα δείξει 4 κιλά. Το βάρος του δεν έχει αλλάζει καθόλου, μιας και δεν έχει αλλάξει η μάζα του. Η γη εξακολουθεί να τον έλκει με δύναμη 5 κιλών. Τώρα όμως δέχεται και την άνωση του ενός κιλού που έχει αντίθετη κατεύθυνση και έτσι τον νιώθουμε ελαφρύτερο. Και αν τα υπολογίσουμε σύμφωνα με τον ορισμό της πλευστότητας: Πλευστότητα = 1-5 = -4 κιλά, δηλαδή αρνητική πλευστότητα μεγέθους 4 κιλών. Αν αφήσουμε λοιπόν τον κύβο ελεύθερο, αυτός θα βυθιστεί.
Αν ο κύβος ήταν φτιαγμένος από άλλο υλικό και ζύγιζε έξω από το νερό ακριβώς ένα κιλό, τότε μετά τη βύθισή του θα είχαμε: Πλευστότητα = 1-1 = 0 κιλά, δηλαδή ουδέτερη πλευστότητα. Αν αφήσουμε τον κύβο ελεύθερο, αυτός θα αιωρείται σαν να βρισκόταν σε συνθήκες πλήρους έλλειψης βαρύτητας.
Αν ο κύβος ήταν φτιαγμένος από αφρό πολυουρεθάνης και ζύγιζε έξω από το νερό 100 γραμμάρια, τότε μετά τη βύθισή του θα είχαμε: Πλευστότητα = 1-0,1 = 0,9 κιλά, δηλαδή θετική πλευστότητα μεγέθους 900 γραμμαρίων. Αφήνοντάς τον ελεύθερο θα έφτανε στην επιφάνεια (και μέρος του θα έβγαινε εκτός νερού, όπως συμβαίνει στα παγόβουνα).
Πίεση
Έστω μια τετράγωνη επιφάνεια διαστάσεων ενός τετραγωνικού εκατοστού (1cm x 1cm), στην επιφάνεια της θάλασσας. Φανταστείτε πως επεκτείνουμε τις πλευρές του τετραγώνου προς τα επάνω, μέχρι εκεί που τελειώνει η ατμόσφαιρα της γης (φτιάχνοντας έναν «τετράγωνο σωλήνα»). Όλος αυτός ο αέρας που περιέχει ο σωλήνας έχει ένα βάρος, το οποίο ασκεί μια πίεση στην επιφάνεια (1cm x 1cm) της θάλασσας. Αυτή λέμε ότι είναι πίεση μιας ατμόσφαιρας (1 atm ή 1 bar). Αν προσθέσουμε στο κάτω μέρος του σωλήνα άλλα 10 μέτρα μήκος και τα γεμίσουμε νερό, τότε η πίεση που θα ασκείται στο κάτω μέρος του θα είναι διπλάσια, δηλαδή 2 atm, που χωρίζεται σε 1 atm από τον αέρα και 1 atm από το νερό. Το συμπέρασμα είναι πως αν καταδυθούμε στα 20 μέτρα νερό, θα έχουμε από πάνω μας 20 μέτρα νερό (2 atm) και μια ατμόσφαιρα αέρα (1 atm), δηλαδή 2 atm υδροστατική πίεση και 1 atm ατμοσφαιρική πίεση. Συνολικά, 3 atm απόλυτη πίεση.
Νόμος του Boyle
Σε σταθερές συνθήκες, ο όγκος μιας ποσότητας αερίου είναι αντιστρόφως ανάλογος της απόλυτης πίεσης κάτω από την οποία βρίσκεται το αέριο. Πρακτικά: Αναποδογυρίζουμε έναν κουβά με χωρητικότητα 20 λίτρα και τον ακουμπάμε στην επιφάνεια της θάλασσας (με το χείλος να ακουμπά το νερό). Μέσα στον κουβά υπάρχουν 20 λίτρα αέρα. Αν βυθίσουμε τον κουβά στα 10 μέτρα (χωρίς να φύγει αέρας από μέσα), τότε θα δούμε ότι ο αέρας έχει συμπιεστεί και καταλαμβάνει πλέον λιγότερο όγκο μέσα στον κουβά. Προσέξτε, ο αέρας δεν έχει χαθεί. Η ποσότητά του, ο αριθμός τον μορίων ας πούμε, παραμένουν ίδια. Απλά έχει συμπιεστεί. Ο Νόμος του Boyle μας λέει πως το γινόμενο της πίεσης και του όγκου είναι σταθερό. Άρα:
1 atm x 20 lit (στην επιφάνεια) = 2 atm x X lit (στα 10 μέτρα)
20 = 2 x X X = 10
Άρα ο αέρας μέσα στον κουβά θα έχει συμπιεστεί και θα καταλαμβάνει πλέον μόνο 10 λίτρα. Διπλασιάστηκε η πίεση και ο όγκος μειώθηκε στο μισό.
Εφαρμογές
Πλευστότητα
Αν έχετε βουτήξει έστω και μια φορά, σίγουρα έχετε νιώσει την δυσκολία κατάδυσης στα πρώτα μέτρα και την ευκολία που ακολουθεί. Αυτό συμβαίνει γιατί το σώμα μας περιέχει διάφορους χώρους με αέρα. Ο πιο μεγάλος από αυτούς είναι οι πνεύμονες. Όταν λοιπόν μπαίνουμε στο νερό, οι πνεύμονες μας δίνουν στην αρχή έντονη άνωση και έτσι έχουμε θετική πλευστότητα. Καθώς όμως βαθαίνουμε, αυτοί συμπιέζονται και έτσι η άνωση αυτή μειώνεται μέχρι που τελικά γίνεται μικρότερη και από το βάρος μας. Έτσι αν έχουμε ρυθμίσει σωστά τα κιλά στη ζώνη μας, η πλευστότητά μας γίνεται από θετική (στην αρχή της κατάδυσης), ουδέτερη (στη μέση περίπου) και αρνητική (στο δεύτερο μισό). Αυτό έχει (και πρέπει να έχει) σοβαρότατες συνέπειες στην τεχνική μας. Δηλαδή στην αρχή της βουτιάς μας κάνουμε πιο δυνατές πεδιλιές και σιγά-σιγά μπορούμε να μειώσουμε τη δύναμή τους έτσι ώστε τελικά να σταματήσουμε εντελώς να κινούμε τα πέδιλά μας και να βυθιστούμε με την αρωγή της αρνητικής πλευστότητας. Την ίδια αρχή εφαρμόζουμε και στην ανάδυση, έτσι ώστε στα τελευταία μέτρα πριν την επιφάνεια να έχουμε σταματήσει εντελώς κάθε μυϊκή προσπάθεια. Έτσι πετυχαίνουμε μεγάλη οικονομία οξυγόνου και τελικά μπορούμε να κάνουμε πιο άνετες και ασφαλείς βουτιές.
Εξισώσεις
Ο Νόμος του Boyle μας εξηγεί και την ανάγκη για εξίσωση. Το ότι συμπιέζονται τα αυτιά μας κάθε τόσο και το ότι η μάσκα κολλάει στο πρόσωπό μας, εξηγούνται από αυτό τον Νόμο. Με απλά λόγια ο αέρας στο εσωτερικό των αυτιών (στο μέσο αυτί) μικραίνει σε όγκο, το τύμπανο κυρτώνεται προς το εσωτερικό, πλησιάζει τα όρια της ελαστικότητάς του και μας αναγκάζει να «σπρώξουμε» αέρα στο εσωτερικό τους (μέσω της διαδικασίας της εξίσωσης) ώστε να μπορέσουμε να συνεχίσουμε πιο βαθιά ανενόχλητοι. Το ίδιο συμβαίνει και με τη μάσκα η οποία κολλάει στο πρόσωπό μας και φυσάμε αέρα από τη μύτη στο εσωτερικό της για να «ξεκολλήσει».
Στολή
Ακριβώς η ίδια διαδικασία συμπίεσης συμβαίνει και με τη στολή μας. Αυτός είναι και ο λόγος που οι στολές, αν χρησιμοποιηθούν σε πάρα πολλές βουτιές χάνουν μέρος από το πάχος τους. Ο αέρας στο εσωτερικό τους συμπιέζεται σε κάθε βουτιά, χάνουν την ικανότητά τους να επανέλθουν και έτσι η θερμομόνωση αλλά και η ελαστικότητά τους μειώνονται. Ανάλογα λοιπόν με το πόσο συχνά (και το πόσο βαθιά) βουτάμε μια στολή, η διάρκεια ζωής της μειώνεται.
Αδυναμία εξίσωσης στα βαθιά
Ο Νόμος του Boyle μας εξηγεί κάτι ακόμα. Πολλοί δύτες έχουν νιώσει πως από κάποιο βάθος και κάτω, αδυνατούν να εξισώσουν. Κατά κάποιο τρόπο, νιώθουν πως ο αέρας που είχαν στη διάθεσή τους για εξισώσεις, έχει εξαφανιστεί. Συνήθως το συναίσθημα περιγράφεται ως «όλα μέσα στο λαιμό μου έχουν στεγνώσει και κολλήσει μεταξύ τους». Αυτό φυσικά δεν είναι διόλου περίεργο ή αφύσικο, αντίθετα είναι απόλυτα φυσιολογικό. Καθώς το βάθος μεγαλώνει, ο όγκος των πνευμόνων μας μικραίνει και πλησιάζει τον όγκο της πλήρους εκπνοής. Έτσι αδυνατούμε να «βγάλουμε» από τα πνευμόνια μας αέρα προκειμένου να εξισώσουμε τα αυτιά μας ή τη μάσκα μας. Το βάθος αυτό συνήθως είναι κάπου ανάμεσα στα 30 με 40 μέτρα, αλλά η αντιμετώπιση αυτού του προβλήματος ξεφεύγει από τα όρια αυτού του άρθρου.
Το φως και ο ήχος
Όταν το φως έρχεται σε επαφή με το νερό, επηρεάζεται από τα εξής φαινόμενα:
1) Ανάκλαση. Μερικές ακτίνες δεν μπαίνουν καν στο νερό αλλά απομακρύνονται από αυτό με την αντίθετη γωνία (κάνουν γκελ). Είναι ο λόγος που η επιφάνεια της θάλασσας αν την κοιτάξουμε από το κατάλληλο σημείο, γυαλίζει.
2) Διάθλαση. Όσες ακτίνες μπουν στο νερό, αλλάζουν ελαφρώς κατεύθυνση. Το ίδιο κάνουν και όσες βγαίνουν από το νερό, με αποτέλεσμα όταν είμαστε έξω από το νερό και ρίξουμε με το καμάκι σε ένα ψάρι που βλέπουμε στα ρηχά, τις πρώτες φορές να αστοχήσουμε τραγικά.
3) Διάχυση. Το φως «χτυπά» σε διάφορα σωματίδια και ανακλάται εκ νέου σε διάφορες κατευθύνσεις. Είναι ο λόγος που ακόμα και στους ρηχούς βυθούς με άμμο, η σκιά μας παρουσιάζεται αχνή και ασαφής. Στην ουσία η σκιά μας φωτίζεται από το πλάι.
4) Απορρόφηση. Το χρωματικό ηλιακό φως περιέχει όλα τα χρώματα. Αυτά όμως απορροφούνται από το νερό σε διαφορετικό βάθος το καθένα. Πρώτο χάνεται το κόκκινο λίγο πριν τα 10 μέτρα και τελευταία το πράσινο και το μπλε γύρω στα 50-60. Το στα πόσα μέτρα χάνεται κάθε χρώμα, εξαρτάται από τη διαύγεια του νερού, το πόσο δυνατό φως έχει εκείνη την ώρα κλπ. Αν εσείς ή το ζευγάρι σας έχετε στολή παραλλαγής με κόκκινο χρώμα, κοιτάξτε την κατά τα τελευταία 10 μέτρα ανάδυσης για να δείτε το χρώμα να επιστρέφει. Μήπως και όταν σκοτεινιάζει έξω από το νερό τα πράγματα χάνουν το χρώμα τους; (ερώτημα για προβληματισμό)
Ο ήχος κάτω από το νερό ταξιδεύει πολύ πιο γρήγορα. Έτσι λοιπόν φτάνει σε εμάς πολύ πιο δυνατός αλλά και στα δύο μας αυτιά σχεδόν ταυτόχρονα, από όπου και αν έρχεται. Το νευρικό μας σύστημα μπερδεύεται και δεν μπορούμε να καταλάβουμε από πού έρχεται η βάρκα που ακούμε. Μπορεί να βγαίνουμε στην επιφάνεια και να μην βλέπουμε βάρκα πουθενά. Ίσως να είναι και πίσω από τον κάβο.
Επίλογος
Δεν είναι απαραίτητο να είσαι πυρηνικός φυσικός για να βουτάς καλά. Αν όμως ξέρεις 2-3 βασικές αρχές, μπορείς να ερμηνεύσεις εύκολα αυτά που συμβαίνουν μέσα σου και γύρω σου την ώρα που βουτάς. Όπως μπορείς και να προσαρμόσεις τον τρόπο που βουτάς ώστε να εκμεταλλευτείς αυτές τις αλλαγές προς όφελος της άνεσης και της ασφάλειάς σου.
Καλές, «φυσικές» αναδύσεις σε όλους.
κείμενο: Παναγιώτης Λιανός
