潜水艇的奥秘

很久以前，人们就设想在茫茫大海中，从水下隐蔽地袭击敌方的舰艇。18世纪30年代，世界上制成了第一艘潜水艇，由于性能差，没能用于海战。到20世纪初，才出现了设备比较完善的潜水艇。第二次世界大战中，潜水艇发挥了巨大的作用，各国仅被它击沉的舰船就达到了4210艘！潜水艇能够象鱼一样，可在水面上航行，也可以沉到海洋深处潜伏前进。而普通的船，只能在水面上航行。
      这是为什么呢？原来潜水艇上有一些被称为“水舱”的舱体。当潜水艇需要下沉时，就打开阀门，让海水注入水舱，使潜艇重量逐渐增加而渐渐下沉。当需要让潜水艇处于水中某一深度行进时，只需让水舱注入适当量的海水就行了。如果需要潜水艇上浮，就用机器把大量压缩空气注入水舱，排出舱中海水，减轻艇的重量，潜水艇就会迅速浮出水面。
      这实际上是阿基米德原理的应用。原理告诉我们：浸在液体中的物体受到一个向上的浮力，它的大小等于物体所排开的液体受到的重力。所以，水舱储藏水量的多少是潜水艇上浮、下沉、保持深度的一个重要因素。潜水艇不是一般的舰艇，主要是在水下进行战斗活动，靠水下隐蔽来发挥它的攻击威力。它除了能在一定深度的水中航行外，还应该能够潜伏在水下一定深度不动，给敌人以出奇不意的攻击。但是当潜艇所处深度的水的密度发生变化时，它就不能保持稳定。
      虽然潜艇可以通过做一些小的调整来对付这一变化，但是这种调整是不现实的，因为潜水艇的一些细微动作，都可能被敌方侦察到，所以有了一个问题：应该如何使潜水艇保持其稳定状态呢？要使潜水艇在水中能维持稳定，海水密度应随深度的增加而增加。这时若潜水艇稍微上移，有一向下的合力，使它又回到原来的深度；若潜水艇稍微下移，有一向上的合力，也要使它回到原处。
      海水密度与水温成反比，与含盐量成正比，而后二者都随水深的增加而下降。故在25～200米水深处，潜水艇能找到一些区域（称为温跃区），其水温会随着水的深度的增加而急速下降，从而抵消含盐量的下降，从而提供了保持稳定性的条件，使潜水艇能够在这些区域潜伏不动。阿基米德原理在航海、航空及其生产建设与日常生活中，都有着广泛的应用。人类很早就能利用浮力了，最初只是无意识地应用它，后来人们有意识地分析、研究自然界中的现象，得出各种理论，反过来又能指导生产出各种产品，服务于人类。