蛟龙号潜水员杨波，鲸鱼潜入万米深都没事，为什么钢铁打造的潜艇在水下容易被压扁

答蛟龙号潜水员杨波：鲸鱼在下潜过程中，肺部逐渐缩小，使体内压强增加，用来平衡体内外的压强。

水压水中压强和水深有关p=ρgh，深度每增加10.3米，压强就会增加一个大气压，在1000米的深度下，水压高达97个大气压，相当于每平方米承受970吨的重量。

鲸鱼的身体经过长时间演化，已经进化出适应深海潜水的能力，但也是存在极限的，一般鲸鱼只在500米以上的浅水区活动，而抹香鲸最高可以下潜到2000米，再深的话鲸鱼身体也承受不了。

而军用核潜艇，一般最大下潜深度在300米左右，就算是特制的核潜艇，最大下潜深度也就700米，无法和鲸鱼的下潜深度相比较。

原因当鲸鱼潜入深水区后，鲸鱼的肺部大大缩小，体内压强增加，用来抵抗体外的水压，使得体内外压强平衡，这就是鲸鱼不被压扁的原因；但是鲸鱼体内的压力增加也是有极限的，超过极限之后，鲸鱼身体也无法承受。

由于核潜艇需要载人，人体所处的大气压强，需要保持在1个大气压左右，内部压强没有多大调节的余量，于是随着下潜深度的增加，潜水艇内外压强差越来越大。

核潜艇不具备鲸鱼那样，用增加内部压强的方法来抵抗深水压强的能力，只能靠着金属结构硬抗，所以核潜艇的下潜深度非常有限。但是对于科学研究用的深海潜水器，本身结构简单，还采用了多层逐级增压的结构设计，所以能下潜到海底1万米的深度。

其他例子生物经常用到类似的原理，来适应高压环境，比如在马里纳亚海沟1万米处的生物，体内充满高压体液，来平衡体内外压强。

甚至我们人类都是这样做的，一个大气压强为101.325kPa，相当于每平方米皮肤承受10吨的重量，但是我们人类体内的压强也在一个大气压左右，于是体内外压强基本平衡，人体就不会被大气压强压扁。

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抹香鲸确实是哺乳界的“深潜能手”，不过说它可以在深海几千米下生存确实有些夸张了，因为根据科学的研究发现，抹香鲸的潜水深度最深也就在1000米-2000米之间，而在鲸类中，“深潜冠军”并不是抹香鲸，而是柯氏喙鲸，它最深能够潜入2992米的深海中，并且能在深海中待两个小时。

但是，不管怎么说，能够潜入海下1000米在哺乳动物中也是凤毛麟角的了。那么，问题来了，海下1000米的深度是许多潜艇都无法下潜的深度，为什么“肉做的”抹香鲸可以轻松的下潜并且生存呢？我们简单的来探讨一下这个问题。

潜艇为什么会被压扁？潜艇的发展

从古至今，人类对海洋深处的好奇心就像对太空一样，所以早在16世纪，不满足于在水上航行且科技相对发达的英国就已经开始了潜艇的研发。虽然在一些书面的记载上，英国有多个对潜艇的记载，但是没有直接的证据证明，当时描述的确实是潜艇。而世界第一艘真正意义上的潜艇是由荷兰人德列布什尔于1624年制造的，当时的潜艇是木质的，在木质的表面是带有动物油脂的皮革，这样能够做到防水的效果。而且当时的木质潜艇并没有发动机，是纯靠人力来推动的，在潜艇的两侧是12个船桨，12个人同时划动船桨，潜艇就启动了。这个潜艇的下潜深度在4米左右。

从此之后，各国都相继的开始了潜艇的研发，在29年后，法国的发明家发明出了一艘看起来灰常拉轰的潜艇，该潜艇仅仅是长度就超过了20米，但是，这只是“绣花枕头”中看不中用，因为它无法下水。

世界上真正意义上可以参加战斗的潜艇是在18世纪70年代的美国出现的，它是由美国耶鲁大学毕业生带维特·布什内尔在华盛顿将军的支持下成功研发出来的，名为“海龟号”。虽然海龟号被用作军事，但是它依然没有发动机，它的驱动靠的还是人力驱动螺旋桨，而且它内部的空气只能支撑人在里面待半个小时。不过当时的海龟号已经可以携带炸药了。

1801年，在拿破仑的支持下，爱尔兰裔的美国人罗伯特·富尔顿对“海龟号”进行了改良，为了支撑下潜的时间，在舱内加装了空气压缩设备，改良后的“鹦鹉螺号”潜艇已经能潜入水下约10米深，并且其携带的氧气足够人在水下待3个小时了。

到目前为止，一般潜艇的下潜深度在300米左右，核潜艇的下潜深度一般在500米左右。而这个深度几乎就是常规潜艇下潜深度的极限了，一旦超过了这个深度，潜艇就可能会被压扁。

▲上图为鹦鹉螺号

潜艇为什么会被压扁？

潜艇会被海水压扁的道理非常简单，因为海水的压力会随着深度的增加而增加，根据液体压强公式p＝密度×gh可以得出，在海水深度1000米时，海水的压强约为1030千克每立方米*10牛每千克（重力G）*1000=10.3千克力/c㎡，这就相当于是沉入该海水深度的物体每一平方厘米上就会受到10.3公斤物体所产生的重力压力。这是相当恐怖的数字。

而潜艇从整体上看就是一个由钢铁包裹住的一个空心的物体，在下潜时，潜艇的整个外表都受到海水的压力，而此时耐压壳在不变形的前提下能够承受的压力就是潜艇的下潜极限深度了。一般来说，潜艇的耐压壳的厚度大都在10公分以内，而原因就是太厚了不利于上浮。而在这种厚度下，潜艇想要不变形，下潜的深度也只能控制在500米以内了，再往下，潜艇一般变形就很可能有去无回。简单的说，就是一个空心的铁球和一个实心的铁球，虽然二者的外壳都是铁，按理说其能够承受压强的大小是相同的，但是实际上，空心的铁球由于铁的厚度比较薄，所以它显然不如实心铁球抗压。

抹香鲸为什么能够潜入1000米的深度毫发无伤？从材质上看，抹香鲸是肉做的，而潜艇是钢铁制成的，显然后者的抗压能力更强，那么，为什么潜艇还不如抹香鲸下潜的深度深呢？原因有三。

01 抹香鲸下潜的准备工作

虽然抹香鲸能够深潜，但是它通常是待在1000米以内的海水深度内的，当要下潜很深的海水死，抹香鲸会浮出水面进行多次深呼吸，呼吸的次数是体内组织和血液中氧气的含量决定的，因为抹香鲸是哺乳动物，它们无法在水下呼吸，所以，在下潜前的氧气储备工作就变的尤为重要了。当抹香鲸把身体的各个部位充满氧气后，它就会慢慢的下潜。此时，身体的血液和组织中有氧气作为支撑，增加了它的抗压能力。

02 原生环境

早在距今约5000万年前，鲸类的祖先巴基斯坦古鲸就已经开始了海洋生活，到了现在鲸类已经在海洋中生存了几千万年了，经过这几千万年的适应，鲸鱼已经完全适应了海洋中的生活，其中就包括身体对深潜的适应。比如它们的肌肉变得更有韧性、体内充满了水分、肺部会随着下潜的深度越来越小、气管和支气管被骨骼包裹着等等，这些变化都减少了海水对身体的压力，也同时增加了自己身体的抗压能力。

03 深水生存

抹香鲸在潜入海下1000米深度后，能够在该深度停留1个小时左右，这就要得益于它强大的储存氧气的能力。根据科学的研究发现，抹香鲸的肌红蛋白贮氧能力是其它动物的5～6倍，这正是它每次下潜都需要深呼吸数次的原因。

总结抹香鲸虽然是肉做的，但是它已经在海洋中生活了上千万年了，它的身体结构、组织都是为了更好的在海洋中生存进化来的。所以，它要比空心的钢铁制成的潜艇能够抗压。简单的说，抹香鲸是“活物”，它能根据外界环境的变化随时的调整身体，而潜艇不过是“死物”，它只能被动的接受环境的改变，一旦环境改变超过了它自身的强度，就会损坏。