水深と圧力【水深10メートルで?気圧になる】

水深と圧力【水深10メートルで?気圧になる】

圧力について

今住んでいる地球には空気による圧力がかかっています。
空気自体にも実は重さがあるって知ってました?

空気の重さによって圧力がかかり、標高0メートルの海水面での空気の圧力はほぼ一緒で【1気圧】と言います。(1012hPa時)
1気圧の表記はメートル法で1bar、ヤードポンド法では1ataと表記されています。

水にも重さがあるので、水中ではこの空気と水の重さが影響して圧力がかかります。
【気圧+水圧】が水中でのかかる圧力となります。
水は空気よりも密度が高くて重いので水深10メートル/33フィートで大気の重さ(1気圧)と同じになります。

そして、水深10メートル/33フィート増える(潜降)ごとに、圧力が1気圧ずつ増えていきます。逆に水深が10メートル/33フィート減る(浮上)と圧力も1気圧ずつ減っていきます。

そして水中でかかる圧力は【気圧+水圧】なので、

水深10メートル/33フィートだと2気圧となり、

20メートル/66フィートでは3気圧、

30メートル/99フィートでは4気圧

となります。

そしてこの圧力によって空気の体積(大きさ)と密度がが変わります。(水は圧縮されないので体積と密度は変わりません)
圧力が高くなれば空気の体積が小さくなり密度が増えます。

この原理がダイビング中に最も影響を与えます。

例えば、3リットルの空気の入った風船を水深10メートル(2気圧)に持っていくと体積(大きさ)は半分の1.5リットルに減り密度は2倍になります。

これが水深20メートル(3気圧)の場合体積は3分の1の1リットルとなり密度は3倍になります。

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水深 圧力 空気の体積 空気の密度
0m/0ft 1bar/ata 1倍
10m/33ft 2bar/ata 1/2 2倍
20m/66ft 3bar/ata 1/3 3倍
30m/99ft 4bar/ata 1/4 4倍

 

圧力とダイビング

ダイビング中では体内や体の周りには色んな空間があります。耳、歯(虫歯や治療中による空間)、サイナス(副鼻腔)、肺、血管、マスク、保護スーツ、BCDジャケット、タンク等があります。

※副鼻腔とは鼻腔に隣接した骨内(頬骨の上・額の中央・鼻の両脇)に作られた空洞です。主にここが炎症を起こす事を蓄膿症(副鼻腔炎)と言ったりします。

この原理はダイビング中は浮力をコントロールするときや、タンクの空気を使える時間の長さ等に関係していきます。

ダイビング中は空気によって浮力を主に確保します。

浮力=空気の大きさ、つまり空気の体積によって浮力は変化します。

上の表のように水深が深くなるにつれて空気の体積は減っていき小さくなります。よって深く行けばいくほど空気の浮力は失われていきます。

逆に水深をあげると空気は膨張していき、体積が大きくなります。つまり水深が上がれば浮力が増します。

水深が深くなったからといってタンク内の空気の量に変化はないですが、水深が深くなると空気の体積と密度が変わっているので、

例えばですが、水面ではタンクの空気を60分使えたとする時、水深10メートルでは体積が半分なので使える時間も半分の30分となってしまいます。使える時間は30分ですが密度は2倍となっていて空気の量は同じです。

同様に水深20メートルでは使える時間は3分の1の20分密度は3倍

水深30メートルでは使える時間は4分の1の15分となり、密度は4倍にもなります。

つまり深く潜れば潜るほど、潜れる時間は少なくなってしまい、密度の高い空気圧縮空気を吸っているのです。

そして人間の体内に及ぼす影響が最も重要で、身体の大半は水分で出来ているので圧力の変化を感じません。

しかし、身体に接している空間や体内にも空間があり、マスクや耳、サイナス(副鼻腔)です。

マスクは圧力によって顔に押し当てられてつぶされるような間隔になります。

マスクへの圧力はマスクの中に鼻息を送るに事によってなおります

耳への圧力は耳抜きということをしていきサイナスへは鼻をつまんで鼻から息を送り込みます。

肺の過膨張障害

そして1番大事な空間が肺です!!

肺です!!

【肺の過膨張傷害】って言葉を聞いた事はありませんか?

肺の過膨張障害とは肺が大きくなり過ぎてパンクしてします事です。膨張して破裂してしまうのです。

ダイビングのルールでは【息を止めない】とあります。

水深によって空気の体積が変化しますが浮上する(水深を浅くする)ときも肺の空気は膨張します。

普通に息をしていれば息を吐いている時に膨張する空気は出て行き肺の体積は保たれます。

しかし、浮上するときに息を止めると、膨張した空気の逃げ場がなくなり肺が膨らみ過ぎてパンクしてしまいます

息を止めたまま1・2メートル位の浮上でも引き起こすと言われています。

肺の過膨張障害にはエアーエンボリズム(外傷性空気塞栓症)、気胸、縦隔洞気腫、皮下気腫などがあり血流や胸腔に空気が押し込まれることによってマヒや痙攣、意識障害など場合によっては死亡します。肺の過膨張障害は治療が難しくチャンバーで再圧する必要があり、ダイビングポイントから病院へは時間がかかることが多いです。

肺の過膨張傷害は簡単に防げます。常に息をして、絶対に呼吸を止めなければいいだけです。

まとめ

今回ここで書いただけではなく圧力によってダイビングには様々な影響が起こります。

ダイビングと圧力の関係性を十分に理解して楽しいダイビングライフにしていきましょう!!