沈んだ潜水艦

質問

ずっと以前に、「潜水艦が海底に沈むと、浮上するのが海中に浮かんでいるときより難しくなる。」と、本で読みました。
この理由が、「潜水艦が海底に沈むと、下方向からの海水の圧力が無くなるので浮上しにくい」とあったように記憶しています。この理由は正しいのでしょうか？

回答No.1

ubon

そりゃちがうと思いますけど。それなら、たとえば海底で気泡が発生しても浮き上がることがない、ってなことになってしまいますからねぇ。

とはいえ、あまり圧力が高くなると空気も圧縮されてしまうので、同じ分子量の空気が占めることができる体積ってのは必然的に少なくなります。ですから、深度が深くなればなるほど、潜水艦の見かけの密度が上がってしまい、当然浮力も得にくくなる、ということでしょう。
ちなみに、浮力の大きさってのは、水中で占めるその物体の質量と、その物体と同一容積の水の質量の差に比例します。

たとえばカップめんに使う発泡スチロールの容器がありますね。あれが水に浮くのが当たり前と思ったら大間違い、ある程度以上の深い海にもって行くと、水圧で押しつぶされてしまい、気泡が中に含まれていても海の底に沈んでしまうのです。

ですから、浮力を圧縮空気のみに頼る潜水艦では深度が何百メートルかが限度だったと思います。何千メートルも潜るような深海潜水艇では、浮力材として圧縮されても容積のほとんど変わらないガソリンや、中に気泡の入ったガラスビーズなどを使っているのだそうです。

お礼

早速のご回答ありがとうございます。
お礼が遅くなり申し訳ございませんでした。
Ｎｏ２の方のＭＬをダウン＆読むのに時間がかかってしまいました。
しかも、まだ読み終わっていない状態です。
この問題は、潜水艦と海底がピッタリと理想的な状態で接したとき、海水からの浮力は受けるか？という教育的観点から見たものから、海底の状態や潜水艦の構造などまで考慮して、技術的なことまで考えた場合などで答えが若干違ってくるような気がしてます。
問題として面白いのは、「もし海底と潜水艦の底がピッタリと海水が入らないような状態で接したとき、海水からの浮力は得られるか？」と言う場合でしょうか？
最もこの時でも、海底からの粘着力（？）のようなものまで、関係してきそうですので良く解りませんでした。
ちなみにこの問題を考えていて、「７０００～８０００ｍの深海では、空気の泡も水圧で圧縮されて、密度が高くなり、沈む」かな？とも気づきました。（素人の荒っぽい計算ですので細かい数字はご容赦下さい。）この点、もし間違いなどありましたら、ご教授下さい。
また、海底にできた気泡に関しては、仮に最初は半月のドーム型だとしても、水の表面張力などにより形が変形して球状に近くなるため、泡の下側に水が入り込んで浮力が発生するのではないでしょうか？