ฟิสิกส์ใต้น้ำ

ฟิสิกส์ใต้น้ำ โดย นางสาวศศินัดดา สุวรรณโณ

การดำน้ำไม่มีความก้าวหน้านับเป็นพันปีเนื่องจากปราศจากความเข้าใจในวิชาสรีรวิทยาที่เกี่ยวข้องกับหน้าที่ และปฏิกิริยาของร่างกายต่อสภาวะต่างๆ ใต้น้ำ กับวิชาฟิสิกส์ที่ว่าด้วยแรงกดดัน หรือแรงที่กระทำบนตัวนักดำน้ำขณะอยู่ใต้น้ำ ผลของแรงกดดันต่อคุณสมบัติและพฤติกรรมของสสารในร่างกาย ต่อมาเมื่อมีการพัฒนาความรู้ขึ้น การเรียนรู้วิชาฟิสิกส์ของการดำน้ำอันเกี่ยวกับคุณสมบัติของสสาร (ของเหลวและก๊าซ) เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงภายใต้สภาวะต่างๆ รวมถึงวิชาสรีรวิทยาประยุกต์กับการดำน้ำจึงทำให้เข้าใจถึงการดำน้ำ และผลที่ก่อให้เกิดความผิดปกติของร่างกายมนุษย์
ของเหลวมีน้ำหนักและปริมาณคงที่ แต่มีรูปร่างตามภาชนะที่บรรจุไม่สามารถบีบอัดให้มีปริมาตรเล็กลงได้ ปริมาตรของของเหลวจึงไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงความกดดันหรืออุณหภูมิ ในขณะที่ก๊าซทุกชนิดที่มีน้ำหนักต้องการที่อยู่ และไม่มีรูปร่างที่จำกัด สามารถบีบอัดให้มีปริมาตรเล็กลงได้ ในจำนวนก๊าซที่มีอยู่มากมาย มีเพียง ๓-๔ ชนิดเท่านั้นที่มีความสำคัญเป็นพิเศษต่อนักดำน้ำ ได้แก่ ส่วนประกอบสำคัญของอากาศ ๒ ชนิดคือ ก๊าซออกซิเจนและ ก๊าซไนโตรเจน เมื่อหายใจนานเกินไปภายใต้ความกดดันที่เพิ่มขึ้นหรือใต้น้ำ ก๊าซทั้งสองชนิดจะเป็นอันตรายต่อร่างกาย เรียกว่า การเป็นพิษของออกซิเจน และการเมาไนโตรเจนก๊าซอีกชนิดที่มีความสำคัญต่อนักดำน้ำในขณะที่ความลึกของการดำเพิ่มขึ้นได้แก่ ก๊าซฮีเลียมเพราะเมื่อนำมาผสมกับก๊าซออกซิเจนในสัดส่วนที่พอเหมาะ จะทำให้เกิดอากาศเทียมซึ่งคล้ายอากาศปกติใต้น้ำ แต่มีความหนาแน่นน้อยกว่าและทำให้เกิดการมึนเมาน้อยกว่าเมื่อความกดดันเพิ่มขึ้น นอกจากนั้นยังมีก๊าซอันตรายอีก ๒ชนิด ที่นักดำน้ำควรรู้จัก คือก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ และ ก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ก๊าซชนิดแรกเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาการเผาผลาญของร่างกายตามปกติ แต่ถ้าปริมาณคาร์บอน-ไดออกไซด์เกิดมากเกินกว่าปกติก็จะเป็นอันตรายได้การหายใจของนักดำน้ำ ก็เป็นสาเหตุของการเกิดอันตรายจากคาร์บอนไดออกไซด์มากผิดปกติได้ สำหรับก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ซึ่งเกิดจากไอเสียเครื่องยนต์ หรือเกิดในห้องที่ปิดที่มีสี หรือของที่เก็บไว้กำลังเสื่อมสภาพ ถ้าก๊าซชนิดนี้มีการปนเปื้อนในอากาศที่ใช้หายใจของนักดำน้ำ จะทำให้เกิดอาการผิดปกติอย่างร้ายแรงจากภาวะการเป็นพิษของคาร์บอนมอนอกไซด์ ได้
โดยธรรมชาติ ในน้ำมีความกดดันสูงกว่าบนบก น้ำยิ่งลึกมากเท่าใดความกดดันก็ยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ที่ระดับน้ำทะเลมีความกดดัน ๑บรรยากาศ และทุกๆ ๓๓ ฟุต (๑๐ เมตร) ลึกลงไปในน้ำ จะมีความกดดันเพิ่มขึ้น ๑ บรรยากาศและเมื่อดำน้ำลงไปที่ความลึกมากๆ การละลายของก๊าซที่หายใจก็ยิ่งมากขึ้น
สภาพแวดล้อมที่เป็นน้ำใต้ทะเล มีธรรมชาติแตกต่างจากบนพื้นดินที่มนุษย์คุ้นเคย เมื่ออยู่ใต้น้ำ การทำงานของอวัยวะหลายอย่างผิดไปจากปกติ ไม่ว่าจะเป็นการทรงตัว การมองเห็น การได้ยิน การเคลื่อนไหวหรือแม้แต่การหายใจก็จะกลายเป็นเรื่องยุ่งยากหากอยู่ใต้น้ำ ความจำกัดเหล่านี้เป็นอุปสรรคในการกระทำกิจกรรมต่างๆ ทั้งอาจก่อให้เกิดอุบัติเหตุได้ง่ายขณะดำน้ำนอกเหนือจากความเสี่ยงต่อการจมน้ำ