А тепер повернімося до плавання із трубкою — як глибоко можна зануритися? Щоб з’ясувати це, я майструю манометр на стіні аудиторії. Уявіть прозору пластикову трубку завдовжки приблизно 4 метри. Я закріплюю один її кінець на стіні ліворуч, потім вигинаю її у формі літери U і закріплюю на стіні, залишивши вільний кінець. Довжина обох частин літери U — трохи менше за 2 метри. Я заповнюю трубку журавлинним соком, і він, звісна річ, установлюється на однаковому рівні з обох боків. Потім, дмухаючи у правий кінець трубки, я виштовхую сік у лівій частині вище. Висота, на яку я можу виштовхнути сік, це й буде найбільша глибина, на якій я зможу плавати із трубкою. Чому? Бо це показує, який тиск можуть створити мої легені, щоб подолати тиск води: журавлинний сік і вода в цьому випадку рівноцінні, але сік студентам видно краще.
Я нахиляюся, максимально видихаю, глибоко вдихаю, підношу до рота правий кінець трубки і щосили дму в неї. Щоки западають, очі викочуються, а сік у лівій частині трубки поволі повзе вгору, ледь піднявшись на — хто б міг подумати? — 50 сантиметрів. Це вимагає від мене надзвичайних зусиль, і я можу протриматися так не більше кількох секунд. Таким чином, я проштовхнув сік з лівого боку на 50 сантиметрів угору, а отже, я на стільки само проштовхнув його вниз із правого боку, тобто загалом я перемістив стовп рідини по вертикалі приблизно на метр. Звісно, коли ми дихаємо крізь трубку під водою, то втягуємо повітря, а не видуваємо. То, можливо, втягувати його легше? Отже, я повторюю експеримент, але цього разу намагаюся щосили всмоктати сік, щоб він якомога вище піднявся у трубці. Утім результат приблизно такий само: сік піднімається приблизно на 50 сантиметрів з того боку, де я втягував повітря, — і відповідно на стільки само опускається з іншого. А я геть виснажений.
Це була імітація плавання з трубкою на метровій глибині, що відповідає тиску в одну десяту атмосфери. Експеримент незмінно дивує студентів, і вони вважають, що в них вийде краще, ніж у їхнього немолодого викладача. Тому я запрошую одного здорованя підійти і спробувати. Він старається щосили — його обличчя розчервонілося — але результат шокує студента. У нього вийшло не набагато краще, ніж у мене — лише на кілька сантиметрів більше.
Це, як виявляється, і є приблизна максимальна глибина, на якій ми ще можемо дихати крізь трубку, — один нещасний метр. І робитимемо ми це впродовж кількох секунд. Саме тому більшість трубок для підводного плавання значно коротші за метр, зазвичай їхня довжина становить приблизно 30 сантиметрів. Спробуйте поплавати з довшою трубкою (для цього згодиться шматок будь-якої трубки) і подивіться, що станеться.
Вам, мабуть, цікаво, яка сила тисне на вашу грудну клітку, коли ви занурюєтеся, щоб трохи поплавати із трубкою. На глибині 1 метр гідростатичний тиск становить приблизно одну десяту атмосфери, або, інакше кажучи, одну десяту кілограма на квадратний сантиметр. Площа поверхні грудної клітки — десь 1000 квадратних сантиметрів. Таким чином, сила, що тисне ззовні на груди, становитиме 1100 кілограмів, а сила, що діє на внутрішню стінку грудної клітки внаслідок тиску повітря в легенях, — приблизно 1000 кілограмів. Отже, різниця в тиску на одну десяту атмосфери дає додаткові 100 кілограмів ваги. З такого погляду плавання із трубкою здається набагато важчим, чи не так? А на глибині 10 метрів гідростатичний тиск дорівнюватиме 1 атмосфері, тобто 1 кілограму на квадратний сантиметр поверхні, і сила, що тиснутиме на вашу бідолашну грудну клітку, буде приблизно на тонну більша за спрямовану зовні силу, що створює тиск у легенях.
Саме тому азійські шукачі перлів — дехто з них регулярно пірнав на 30 метрів — ризикують своїм життям. Вони не можуть скористатися трубкою, тому їм доводиться затримувати дихання і за кілька хвилин, що в них є, швидко робити свою справу.
Тільки зараз ви можете по-справжньому оцінити, яким технічним досягненням є підводний човен. Візьмімо підводний човен, занурений на глибину 10 метрів, і припустімо, що тиск повітря усередині — 1 атмосфера. Гідростатичний тиск (який буде різницею між тиском на підводний човен ззовні та зсередини) становить приблизно 10 тонн на квадратний метр, тому, як ви бачите, навіть дуже маленький підводний човен має бути надзвичайно міцним, щоб зануритися на глибину лише 10 метрів.
Зважаючи на це, успіх, якого досяг на початку XVII століття винахідник підводного човна Корнеліс ван Дреббель — я особливо пишаюсь тим, що він також голландець, — просто вражає. Човен занурювався на глибину лише 5 метрів, але навіть у цьому випадку мав витримати гідростатичний тиск у піватмосфери, а це, на хвилиночку, конструкція з дерева і шкіри! Як повідомляють тогочасні джерела, ван Дреббелю вдалося пропливти одним зі своїх суден на цій глибині під час випробувань на Темзі в Англії. За описами, човен, якому надавали рух шість веслярів, був розрахований на 16 пасажирів і міг перебувати під водою кілька годин. «Дихальні трубки» над поверхнею води утримували спеціальні поплавки. Винахідник сподівався вразити короля Якоба І, щоб той замовив у нього кілька таких суден для флоту, але, на жаль, монарха та його адміралів новація не здивувала, і підводний човен так і не використали в бою. Як таємна зброя, можливо, підводний човен ван Дреббеля не годився, але з технічного погляду це було дивовижне досягнення. Більше про ван Дреббеля та перші підводні човни ви можете дізнатися на цьому сайті: dutchsubmarines.com/specials/special_drebbel.htm.