科普-中华学生百科全书-第229节
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就是用这架原始的水下摄影机，拍摄了大量的海蟹、游鱼等多种海洋生物的
照片。但是，由于当时还没有研制出水下摄影用的闪光灯，这些摄影只能安
排在天气晴朗而且较浅的海区进行，只有这样才能保证照相需要的足够的光
线。这样一来，照相的时间和海域都受到了很大限制，为水下照相带来了极
大的不便。这个法国人又经过了不断的实验，终于制造出一种水下闪光灯。
这种水下闪光灯其实就是一个大玻璃球。球里面放上一盏酒精灯和一些镁
粉。大家知道，镁粉遇热燃烧会发出明亮的光来。下水前，只需把酒精灯点
燃，这样酒精灯就会诱燃镁粉发出阵阵明亮的光来，就可以进行水下摄影了。
这个玻璃球和水面上充满空气的大酒桶相连接，可以保证有充分的氧气燃
烧，因而球里面的灯火也就不会窒熄了。遗憾的是，这种水下闪光灯经常发
生爆炸，有时也会伤害一些摄影人员，所以这种方法很快就不使用了。这位
法国人布当仍然继续进行水下摄影照明的研究。最后，他终于制造出一种防
水的弧光灯。用这种弧光灯进行水下摄影，可以在 50 米的海洋深处拍到效果
非常好的照片。这位法国人还专门写了一本介绍水下摄影的专著，为后人留
下了宝贵的资料。
继法国人布当之后，进一步发展水下摄影事业的是美国人列·普里也尔，
他为水下摄影机设计了一个不锈钢的外壳，胶片装在一个发条机构上，潜水
时使用这样的摄影机，一次可以连续拍摄 35～36 个镜头。美国电气工程师德
米特里·列比科夫，又研制出一种水下自动摄影机。这种摄影机的外壳像一
个鱼雷，是一个长长的椭圆形；壳体是不锈钢的，浮力为零，不升不降地处
于悬浮状态。壳里面装着摄影机、聚光灯和电池组。壳的外面装上电动螺旋
钉，可以在海中自动前进。壳里面的摄影机也是自动装置的。于是，这种水
下自动摄像机可以穿越海洋中狭小的通道，拍摄下沉船内部和水下岩洞的情
况。后来，人们又经过不断探索，发明了深海摄影机。这种摄影机的原理是
这样的：摄影机上附着一个重物，这块重物携带着照像机迅速下沉，当重物
与海底碰撞时，照像机上的照明灯会自动打开，启动快门，转动胶片，同时
把重物弹射开，这样摄影机又浮上了水下面。这种深海摄影机可以拍摄深海
中的许多景色，可以在几千米的深海中照相。
现在水下摄影机已经十分普及了，而且种类繁多，功能齐全，对焦距、
拨光圈、转底片都可以在水下进行，水下闪光灯也比较完善了。
潜水技术
古代潜水
在科学不发达的古代，辽阔深邃的海洋使人们心中充满了神往和迷惘。
变幻莫测的海上风云，早就引起了人们无限的憧憬和遐想。但那时人类还没
有遨游海洋的能力，只能把美好的愿望编织到神话和传说里去，借以满足人
类的某种希翼和期待。于是就有了海底龙宫、避水珠、宝葫芦、聚宝盆之类
的神奇故事。其中留给我们印象最深刻的大概要算《西游记》中孙悟空大闹
龙宫的故事了。孙悟空靠着一套“避水诀”，在大海里来往自如，几番在龙
宫中冲杀往返，最后从龙王那里借来了“如意金箍棒”。在这里，作者充分
表达了人们渴望到海洋深处去寻珠问宝的心愿。可是，人类要回到祖先的居
住地，却远没有神话中孙悟空那么容易。深深的海水，设置了重重障碍。人
类从开始尝试跨越这些障碍，到可以自如地在水下漫游，经历了几千年漫长
的努力。在潜水史上，中国和外国的潜水技术发展都很缓慢，大体经历了裸
潜、通气管潜水、重潜水、轻潜水、饱和潜水几个阶段。
在古代，居住在海边的人们为了捕捞鱼、贝和海产品，常常要赤身、屏
气、不采用任何装具潜入水中，然后回到海面换气休息，这种潜水方法叫做
裸潜。这种方法传至现在，我国南方的沿海渔民仍在使用；另外，这也是一
项潜水体育运动。现在，世界上竞技潜水的最高纪录已经高达 101 米。
但是，这种潜水方法由于不能在水下呼吸，因而潜水的时间是有限的。
如何解决人在水中的呼吸问题呢？2000 多年前，人们从多次观察大象过河中
得到了很大的启示。人们发现，大象过河时，整个身体都浸没在水里，唯有
象的鼻子伸出水面，自由地呼吸着新鲜空气。人们从这种现象中得到启示，
于是发明了呼吸管潜水法。
呼吸管潜水
最早用的呼吸管是用芦苇制成的。潜水者把呼吸管的一端含在嘴里，另
一端露出水面。这样，潜水者在水下就可以呼吸到新鲜空气了，大大延长了
潜水时间。后来人们又发明了水面通气管式潜水服。这种潜水服用皮带扎紧
在身上，头罩顶部用一根通气管与水面相通。这样，潜水员不但能呼吸到新
鲜空气，潜水员的双手也得到了解放，可以打捞海产品和进行各种水下作业。
除此之外，还用两个动物的膀胱做成浮子浮在水面上，以便和水面上进行联
系。这种方法在 500 年前被广泛地应用。
呼吸管潜水虽然延长了人在水下的停留时间，但另一方面这种方法只适
用于浅水中，有着很大的局限性。这是因为，人在水上呼吸的空气是 1 个大
气压；水下越深，气压越高。每下潜约 2 米，人身上就要多承受 1／10 个大
气压。用呼吸管潜水的潜水员所呼吸到的空气是水面上的 1 个大气压的常压
空气，而身体却处于高压状态；这样潜水越深，人吸入的空气的气压与人身
体实际的受压就越不平衡。所以要想再往深处下潜，就必须让潜水员呼吸到
压缩空气，以保证人的体内外的压力维持平衡。另外，通气管式潜水服头罩
里的二氧化碳的积聚问题也要解决，因为潜水员呼出的二氧化碳不能自我消
散，而二氧化碳气体浓度的增加，会大大缩减潜水员在水下的停留时间。为
了克服这些问题，人们经过反复研究，不断实践，终于又研制出一种新式潜
水装具——潜水服，使潜水技术又上了一个新台阶。
潜水服
200 多年前，英国人发明了木制潜水头盔、金属潜水头盔和装甲潜水服，
并在水面上用风箱或手揿式压气机给潜水头盔供给压缩空气。这样一方面解
决了呼吸问题，另一方面也可以不断地自动排出头盔内多余的气体，这就是
最原始的通风式潜水装具。后来，人们又对这种潜水装具进行了某些改进。
在金属头盔上开了一个透明观察窗，把金属头盔和潜水服联接在一起，头盔
里装置排气阀，使得头盔里面的气体保持一定的压力，并可以自动向外排放
一部分呼吸气体，供气也采用了双缸手揿式压气机。潜水服也设计得能够更
好地防水保暖。潜水员身上一般都携带着重物，脚上穿着笨重的金属靴子，
可以帮助下潜；上浮时，潜水服充满了气体，鼓得圆圆的、胖胖的，身后还
拖着两根长尾巴（其中一根是供气软管，一根是信号绳），样子非常滑稽可
笑。潜水员在水下作业时，水面上还会不时冒出串串连珠式的气泡，以至人
们常常称这种潜水员为“冒气的魔鬼”。这种潜水装既大又笨，人们称它为
重潜水装具，相应的潜水方法叫做重潜水。
这种潜水在早期的下潜深度还是有一定局限的。当时它的极限下潜深度
为 60～70 米。为什么会这样呢？这是因为，我们平常所呼吸到的空气实际上
是一种混合气体，其中 78％是氮气，21％是氧气，剩下的 1％是一些杂质、
灰尘、二氧化碳和惰性气体。在一般情况下，这些气体处于 1 个大气压的状
态下。但是前面我们已经知道了，水越深，气压越高；在 60 米以下海水深度
时，潜水员呼吸到的高压空气中，氮气的大气压达到了 5．6 个，氧气则达到
了 1．4 个。高压的氮气会使潜水员发生氮麻醉，思维不连贯，精神恍惚，动
作身不由己；而高压的氧气也会产生氧中毒，出现恶心、耳鸣、眩晕和全身
不适的症状，严重者会呼吸停止以至死亡。鉴于这样，所以当时的潜水深度
都要在 70 米以内。如果再想继续深潜，使用压缩空气是明显不行了，必须另
外寻找一种合适的气体做为呼吸介质。后来，人们在研究中发现了一种叫氦
气的气体。这种气体对人体没有什么不良作用。于是人们在潜水中就使用了
氦—氧—氮或氦—氧人工混和气体。在混合气体中，氮或氧的比例加以人为
控制，以确保它们的含量不至于引起氮麻醉或氧中毒，其余的成分都为氦气。
但是氦气是一种比较昂贵的气体，人们为了有效地和经济地使用氦气，又发
明了一种氦—氧混合气体的喷射再生式潜水装具。这种潜水装具和前面讲到
的通风式潜水装具差不多，不同的是在头盔里安装了呼吸气体再生装置，当
高压的氦—氧混合气体喷进头盔时，通过一个诱导装置使头盔内气体形成自
身循环；呼出的二氧化碳经过吸收器时，被化学药品吸收，气体得到了净化，
可以再循环使用。毫无疑问，我们已经清楚地看到，这种潜水装具已经突破
了早期潜水受到的深度限制，现在可以自如地下潜到 200 米左右了。
在这里，我们还有必要了解一下潜水员的克星——减压病的情况。减压
病是潜水员最容易得的职业病。潜水员为什么会容易得减压病呢？减压病是
怎么一回事呢？是否可以防止减压病呢？首先，潜水员在水下呼吸的是高压
气体，这些气体在进入人体后会发生不同的反应。进入血液中的氧气在帮助
机体新陈代谢时也就同时消耗掉了；而进入血液和机体组织里的氮气或氦气
是不消耗的。在高压状态下，它们大量溶解在血液和机体组织里。如果潜水
结束时，潜水员突然减压，人的机体组织、血液里的氮或氦气不能马上释放
出来，就会出现像开汽水瓶一样的情况，大量的气泡残留在体内，这样不可
避免地容易造成血管堵塞、关节疼痛、瘫痪以致死亡。这种现象就叫做减压
病。不过减压病不是不可避免的。潜水员在上升过程中要根据减压表或医护
人员的规定和安排，在某些深度上停留一段时间，逐渐减压，以保证体内的
气体慢慢析出，最后返回水面。
轻装潜水
我们在前面叙述了裸潜、呼吸管潜水和重潜水。采用这些潜水方法，尤
其是重潜水，潜水员已经能够在较深的海下自由地遨游了。但是这些潜水方
法还不能使人完全像游鱼那样在水下自由地行动。即使是水平较高的重潜
水，人的后面也还是甩不掉两根长尾巴。人类怎样才能摆脱这些束缚，轻松
自在地在水下活动呢？科学家们一直没有停止对这些问题的探索。40 多年
前，一位法国海洋学家创造了自动供气的水下呼吸器，人们称之为“水肺”。
这种水肺主要是由呼吸面罩、呼吸囊、二氧化碳吸收器、阀门、管道及高压
气瓶组成。潜水员潜水时，把高压气瓶背在身后就可以供气了。附属的设备
有潜水服、脚蹼等。这种潜水方法称为轻潜水，也叫自携式潜水。今天我们
比较常用的潜水技术就是轻潜水。
现在世界上又出现了“电子肺”，这是一种新型的水下呼吸器，它是用
微型计算机来控制的。它可以随着下潜深度的变化，自动控制人工混合气体
的成分，来适应人体在不同深度下的生理要求。
潜水员用的加温器，现在也已达到了较高的水平。大家知道，在冷水下
面进行作业的潜水员是需要不断供暖的。开始只是尝试着把潜水服设计得防
水保暖性能好一些，但这只适用于水温不太冷的海域或海层。一旦在较冷的
水域工作，没有供暖设施就显得捉襟见肘了。它外形像个小桶，里面有一层
氧化铝和钼的催化剂。它的工作原理大致如下：将燃烧的氢气流（燃烧起来
不带烟）通过喷射器压入催化剂层，使之发生反应产生热量，并借助水衬衫
回收热量，再将变热的水用压缩机从水衬衫里送到潜水员的衣服里。这样，
加温器里面形成了一个循环系统，可以自动地不断地为潜水员供暖。人类的
探索仍在继续，像游鱼那样自由地在水下呼吸、遨游的愿望也日益变得强烈
起来。当前人工鳃已处于研究阶段。这是一种特殊的薄膜，能通过溶解在水
中的氧而不让水通过。有了它，潜水员就可以像鱼一样，直接呼吸来自水中
的空气，不必再携带复杂而笨重
