海洋約占地球總表面積的71%，海洋中最深的區域是馬裏亞納海溝，在海平面以下11521米。由於深海壓力大，溫度低，含氧量低，自然環境異常，人類對海洋的探索總體上還處於很低的水平。壹些科學家說人類對海洋的探索。單拿深海的壓力來說。如果從液體壓強公式pρGH推斷，在海平面以下100米的地方，壹個物體所承受的海水壓強是海平面壓強的近1000倍，相當於每平方米承受數百噸物體的重量。因此，如何克服深海探測中海水的巨大壓力，是必須面對的嚴峻問題。
為了探測深海自然環境的特征，除了由特殊材料和技術制成的無人探測器之外，潛艇也是壹種具有許多應用的人造物體。但就目前的科技而言，壹般潛艇的平均下潛深度只有幾百米，而軍事領域的壹些核潛艇下潛深度更大，但也只達到1200米左右。如果再深壹點，潛艇將難以承受，巨大的壓力會導致潛艇外殼坍塌，不僅會對潛艇結構造成危害，還會對潛艇內部人員的生命健康造成嚴重威脅。
壓力平衡問題
相比之下，海洋中的鯨魚壹般下潛更深，尤其是經常在深海捕食魷魚的抹香鯨，下潛深度可超過2000米。說到這裏，有人不禁疑惑，為什麽鯨魚的肉在抵抗海水的巨大壓力方面比鋼鐵制成的潛艇還要強？
簡單來說，這個結果就是壓力平衡的問題。壹個容器，或者基於它的壹個封閉系統，只要邊界構件的強度足夠大，理論上可以抵抗內外的壓力差，使封閉系統保持壹個相對穩定的狀態。如果將壹個鋼球、壹塊玻璃、壹根鐵棒、壹個裝滿水的玻璃瓶沈入海底，這些物體表面向內的海水壓力和向外的支撐應力壹般會保持平衡狀態，肉眼幾乎看不到物體表面的形狀發生變形。
為什麽潛艇不能潛得很深？
然而，潛艇無法工作。正常工作時，內部必須保持足夠的工作空間和生活空間。在同壹深度，潛艇外部和內部給予殼體的壓力值與海水和空氣的密度成正比，而海水的密度遠大於空氣的密度。所以潛艇下潛越深，海水給殼體的壓力和內部空氣給殼體的壓力之差越大，潛艇殼體就越有坍塌的趨勢。目前用於建造大型核潛艇結構的材料是鈦合金，將采用雙殼結構，在不犧牲內部工作性能的情況下大幅提高下潛深度。盡管如此，從目前來看，1200-1300m已經達到了這種鈦合金的公差極限。畢竟此時潛艇殼體承受的壓力相當於每平方米100噸以上。
以人體為例，其實在應對深海的巨大壓力時，它顯然是非常主動的。因為我們無法通過自我調節來增強體內的壓力環境，所以只能在身體的極限承受閾值內潛水。目前無裝備的最深下潛紀錄是113米，有裝備支持的最深紀錄是332米，還在進行嚴格嚴格嚴格。生活在陸地上的動物，包括淡水和淺水，壹般都有深海潛水的能力。
鯨魚的身體優勢
但是，鯨魚就不壹樣了。在長期的進化過程中，為了適應海洋自然環境，特別是增強深海覓食和捕食能力，在能夠達到維持體內外壓力平衡目的的生存應激下，身體結構發生了明顯的變化，主要表現在以下幾個方面:
第壹，肺的收縮能力超強。隨著下潛深度的增加，鯨肺會有不同程度的收縮，特別是下潛到100-200米時，大部分肺泡已經被完全壓縮，沒有氣體交換，沒有大面積的空間結構，從而有效避免了體內巨大的壓差。
第二，肌肉骨骼的韌性超級強。鯨魚的骨骼非常容易彎曲，尤其是肋骨、椎骨和胸骨，它們的關節靈活而松弛，壹方面為有效調節身體行為提供了便利條件，另壹方面隨著外界壓力的增加而收縮，有效地包裹和保護心臟、肺等重要內臟器官。同時，鯨魚肌肉組織的韌性和彈性已經進化得非常強大，這將為身體提供足夠的緩沖空間來抵抗巨大的外部壓力。同時，鯨魚的皮膚也極其堅韌，組織中充滿了體液，可以很好地維持身體內外的壓力平衡，而不會對內部造成很大的傷害。
第三，鯨腦中的腦油密度會發生相應的變化。當外界海水溫度變低時，鯨腦中的腦油密度會增加，特別是低於20攝氏度時，會變成固體脂質狀，從而大大提高對外來壓力的抵抗力和敏感度。
第四，血氧儲存方式也有利於深海環境。因為在深海環境下，鯨魚的肺部已經被無限壓縮，基本不具備呼吸能力。此時，為了維持機體正常的生理活動，原本通過肺部吸入的氧氣大部分與血液中的血紅蛋白和肌肉中的肌紅蛋白有效結合，進行深海潛水。
鯨魚的潛水是有限度的。
然而，我們應該看到的是，雖然鯨魚在身體結構上已經進化得非常適應深海環境，但它們下潛的深度和連續下潛的時間都有明顯的限制。從下潛深度來說，即使是能力最強的突吻鯨也無法突破3000米，它們在數千米深海連續下潛的時間最多是1小時。超出這兩個極限，鯨魚的血肉是承受不了的。
答:鯨魚潛水過程中，肺部逐漸收縮，增加體內壓力，以平衡內外壓力。
液壓水中的壓力與水深有關，p=ρgh。深度每增加10.3米，壓力就會增加壹個大氣壓。在1000米的深度，水壓高達97個大氣壓，相當於每平方米承受970噸。
經過漫長的進化，鯨魚的身體進化出了適應深海潛水的能力，但也有極限。壹般鯨魚只在500米以上的淺水區活動，抹香鯨最高可以下潛到2000米，再深鯨魚的身體就承受不了了。
軍用核潛艇的最大下潛深度壹般在300米左右。即使是特種核潛艇，最大下潛深度也有700米，無法與鯨魚的下潛深度相比。
原因當鯨魚潛入深水區時，鯨魚的肺部大大縮小，內部壓力增加以抵抗外部水壓，使內外壓力平衡，這就是鯨魚沒有被壓死的原因；然而，鯨魚體內壓力的增加也是有限度的。超過極限後，鯨魚承受不了。
因為核潛艇需要載人，人體的大氣壓需要保持在1大氣壓左右，內部壓力沒有太大的調整空間。所以隨著下潛深度的增加，潛艇內外的壓力差越來越大。
核潛艇不具備像鯨魚那樣通過增加內部壓力來抵抗深水壓力的能力，只能依靠金屬結構來硬抗，所以核潛艇的潛水深度非常有限。但對於科考用深海潛器來說，本身結構簡單，采用多層逐級增壓的結構設計，可以下潛到10000米的深度。
其他生物的例子也常常利用類似的原理來適應高壓環境。比如水手亞海溝65438+100000米處的生物體內充滿了高壓體液，以平衡內外壓力。
甚至我們人類也這樣做。壹個大氣壓是1.01.325 kPa，相當於每平方米皮膚承受10噸。而我們人體內的壓力大約是壹個大氣壓，所以內外壓力基本平衡，人體不會被大氣壓壓垮。海水壓力是指壹定高度的海水柱對其底部面積1 cm2所施加的力。深度每增加10米，壓力就會增加壹個大氣壓。海底1000米，壓力約100個大氣壓。壹個大氣壓是0.1Mpa，也就是每平方厘米1 kg的壓力。100個大氣壓就是10MPa。100 MPa的壓力是極其可怕的，承載著每平方米1000噸的重量。
鯨魚作為海洋的霸主，潛水能力很強。但是，糾正壹下，就是鯨魚也不能下潛到10000米的深度。長須鯨可以在水下300-500米停留1小時。抹香鯨可以下潛兩公裏，在水中停留兩個小時。葡萄牙首都裏斯本附近海域2200米深處發現壹條被纜繩勒死的抹香鯨，這是迄今為止哺乳動物潛水的最深記錄。
2200米的深度相當於2000多噸的壓力作用在鯨魚身上。血肉之軀如何承受恐怖的壓力？不得不感嘆造物的神奇。雖然鯨魚是哺乳動物，但它們也具有魚類的所有外貌特征。為了適應環境，鯨魚的肌肉組織變得特別柔韌，纖維組織極其纖細，骨骼也容易彎曲。特別是魚皮可以使魚體內的生理組織充滿水分，維持內外壓力的平衡。
不僅如此，鯨魚還有特殊的生理結構來抵抗水中的壓力。以抹香鯨為例，它的大腦中有壹種腦油物質，在低於29度的溫度下慢慢凝固，使密度增大，重心前移，可以潛得更深。在深水區，鯨的肋骨與胸骨和脊椎的連接非常松散，潛水時肺部隨著外界壓力的增加而收縮，在水深100米左右時肺泡完全收縮，所以不會再進行下去了。
潛艇艇體由壓力板、網狀支撐系統和主要受力結構組成。這種剛性結構無法像鯨魚在潛水時那樣靈活調整，只能靠壓力支撐。潛艇下潛時，潛艇的耐壓結構要承受強大的深水壓力。潛艇耐壓結構包括耐壓船體、耐壓指揮室、耐壓液艙和橫向艙壁。潛艇耐壓殼體壹般由高強度鋼殼板、肋骨和地連墻組成。殼板是保證潛艇強度的主要部件，肋呈環形水平布置在殼內或殼外。現代潛艇的耐壓結構強度可以保證潛艇下潛到300~900米的深海。壹旦潛艇外部的高強度鋼板支撐不住海水壓力，充氣潛艇內外海水的壓力差就會把整個潛艇壓垮，就像氣球被壓垮壹樣。