В культовом фильме «Пираты Карибского моря» Джек Воробей и Уилл Тернер выходят из Порт-Рояля, шагая по морскому дну к пришвартованному кораблю. Их «подлодка» — обычная гребная лодка, перевёрнутая вверх дном, с запасом воздуха под днищем, который позволяет дышать. Кадр эффектный, но что произойдёт, если попытаться повторить это в реальности?
Получится ли опустить лодку на дно?
Вода создаёт выталкивающую силу — закон Архимеда. Эта сила направлена вверх и равна весу вытесненной воды. Любой объект в воде одновременно испытывает силу тяжести вниз и силу Архимеда вверх. Если выталкивающая сила больше силы тяжести, объект всплывает; если меньше — тонет; если равны — объект имеет нейтральную плавучесть.
Воздух под перевёрнутой лодкой тоже создаёт выталкивающую силу, потому что увеличивает объём вытесненной воды. Воздух легче воды, и его объём занимает место, которое вода хотела бы занять. В результате лодка с запасом воздуха под днищем получает существенную подъёмную силу и стремится всплыть. Чтобы удержать такую лодку на дне, нужно либо существенно уменьшить объём захваченного воздуха, либо добавить огромный балласт.
Примерный расчёт
Возьмём лодку с объёмом воздуха под днищем примерно 3 м³ — это сопоставимо с небольшой гребной лодкой. Плотность пресной воды около 1000 кг/м³. Умножив плотность на объём и на гравитационное ускорение (≈ 9,8 м/с²), получаем выталкивающую силу порядка 29 000 Н, что примерно соответствует силе, равной массе около 3 000 кг. Проще говоря, чтобы лодка осталась прижатой к дну, её собственный вес и дополнительный балласт должны превышать эту величину. Для типичной гребной лодки это гигантская цифра: несколько тонн балласта.
Даже учёт сжатия воздуха под давлением не спасает ситуацию. Давление увеличивается примерно на 1 атмосферу каждые 10 м глубины, и объём воздуха уменьшается по закону Бойля. Но даже на глубине 30 м объём уменьшится в четыре раза максимум, и выталкивающая сила останется слишком большой, чтобы удержать лодку на дне без фантастического по массе груза.
Проблемы с дыханием и давлением
Предположим, лодку каким-то образом зафиксировали на дне. Тогда появляется вторая серьёзная проблема: воздух под днищем быстро насыщается углекислым газом, и дышать там можно лишь считанные минуты. Кроме того, при погружении увеличивается давление, что делает дыхание обычным воздухом опасным без специального оборудования. При работе под повышенным давлением водолазы пользуются особыми газовыми смесями, иначе возможны отравления, баротравмы и декомпрессионная болезнь при неправильном всплытии.
Вывод
Идея о том, что гребная лодка может быть импровизированным аквалангом и опускаться с человеком на дно, где тот будет спокойно шагать по песку, — красивая идея, но на практике не реализуема. Даже при учёте сжатия воздуха и глубины физические законы делают такой трюк практически невозможным без огромного балласта и профессионального оборудования.