潜水物理Ⅳ 浮力、空気、水、光、音..........
■ 浮力 Buoyancy
流体内にある物体がうける鉛直上向きの力。
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■ アルキメデスの原理
浮力は、物体にはたらく流体の圧力の合力としてあらわれ、この圧力は物体の面に垂直に作用するため、各圧力の合力は重力と逆向きになる。浮力の大きさは、物体がおしのけた流体と同体積の流体の重さに等しい。つまり物体が押しのけた水（液体）の重量分だけ軽くなる。
アルミタンクとスチールタンクでは同じ10リットルタンクであっても、アルミタンクの方が体積が大きくなるためスチールタンクの時より多くのウエイトを必要とします。（一般的に）
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プラスの浮力 ⇒ 浮き上がる為の浮力
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中性浮力 ⇒ 浮きも沈みもしない浮力
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マイナス浮力 ⇒ 沈む浮力
ダイビングを楽しむためにもっとも重要なのがこの浮力で、中性浮力をうまくコントロールできないと思うようにダイビングできません。
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■ 水と空気の密度
水1リットルでは1ｋｇ、空気1リットルでは1.3ｇの重さがあり水は空気の約770倍の重さとなります。これらの事は熱伝導や音、光の屈折に大きく影響します。当然のことながら水中では水の密度が大きいため抵抗がかかり動きにくくなり潜行するためには、抵抗を押しのける力を必要とします。この為に通常ダイビングの時にはフィンを使用します。
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■ 空気 Air
地球をとりまく大気の下層部分の気体。体積比にして、窒素78%、酸素21%、その他1%(アルゴン、二酸化炭素など)の混合気体である。0度、1気圧のとき、乾燥空気の質量は1.293g。約-141度に冷やして、37気圧以上に圧縮すると液化する。
◆ 窒素 Nitrogen
地球の大気の最多成分である気体元素。無色、無味、無臭の毒性のない気体(不活性ガス）である。無色の液体にもなり、無色の結晶固体にもなる。大気圧下では身体に入った窒素はそのまま排出され影響を与えませんが、高圧下（窒素分圧0.32ＭＰa以上）では窒素酔いを引き起こし体内に多くの窒素が溶け込んだときには減圧症の症状がでます。
◆ 酸素 Oxygen
無色、無臭の気体元素。1774年、イギリスの化学者プリーストリーとスウェーデンの化学者シェーレとが別々に発見した。また81年にフランスの化学者ラボワジェは燃焼実験をもとに酸素の存在を確認し、燃焼生成物が酸の性質をしめすことから、ギリシャ語のoxys(酸)とgennao生じる)にちなんでフランス語でoxygｎeと命名した。
大気の約21%(体積)、海水の約86%(重量)を占める。ほとんどの岩石や鉱物にふくまれ、地殻の重量のほぼ50%を占める。また人体では60%を占めており、生物の生命の維持には、遊離状態または化合状態の酸素が必要である(→
呼吸)。地球の誕生時には大気中に酸素は存在せず、生物によってつくりだされたと考えられている。
窒素と同じく高圧化（酸素分圧0.16MPa以上）では酸素中毒を引き起こす。
◆ 二酸化炭素 Carbon Dioxide
一般に炭酸ガスともいう。無色、無臭で少し酸味のある気体。体内のエネルギー代謝により呼気として排出される。息を止めると苦しくなるが、これは血液中の二酸化炭素濃度が脳の呼吸中枢を刺激し呼吸の速さ、深さの調節をしている為。
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■ 熱の伝導
水は、空気に比べ25倍もの熱を伝えます。したがって水中では陸上よりも25倍の速さで体温を奪われます。（HeatLoss ：ヒートロス）そして体温が下がると低温症（Hypothermia ：ハイポサーミア）という症状になり極端に体温が下がった場合には生命を落とす危険もあります。ダイビングを行う際には暖かい場所であってもスーツを着用することが好ましい。主に夏(ウェットスーツ） 秋～春（ドライスーツ）
■ 光の屈折
屈折とは、光がある物質から別のある物質へ通過するときにまがる現象である。それぞれの物質中での光の速さの違いにより、屈折の角度がきまる。たとえば水中の魚にぶつかって反射する太陽光線は、水面から空中に出るときに速さをますので屈折する。そのため魚は、実際の位置よりも上のほうにいるようにみえる。潜水中にもこの現象は当てはまる。マスクの中の空気により陸上と同じ状態になる。屈折率（水から空気）は約1.33で大きさは4/3大きく見え、距離は3/4近くの位置に見える
■ 色、光の吸収
海の水をグラスに入れても青くないのは光の波長に要因するものです。光の波長は「紫、青、緑、黄、橙、赤」というように赤くなるほど波長は長くなります。波長が長い光ほど吸収されやすくよって色の中では赤が一番吸収されます。
水中ではたった4～5ｍ程度で赤色は認識できなくなります。逆に青色はなかなか吸収されずにいる為最後まで色として残ります。これが海の色が青いという理由です。 |
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■ 音の伝導
音波の周波数とは、ある点を1秒間に通過する波の数をしめす。波の連続した2つの山の間隔を波長という。波長と周波数との積は、波の伝播速度にひとしい。0度の乾燥した空気中を音が伝播する速度は331.6m/秒である。温度が上昇すると音速も増加する。20度では音速が344m/秒になる。
密度を一定にして圧力をかえても音速にほとんど変化はない。多くの種類の気体中の音速も、密度によってのみきまる。分子が重いとうごきにくく、音の伝播はおそくなるのである。したがって、かわいた空気よりもしめった空気のほうが音ははやくつたわる。
しめった空気は軽い分子を多くふくんでいるからである。ほとんどの気体で、音速はまた比熱によってきまる。→
温度
一般的に、音は気体よりも液体や固体のほうが、よりはやくつたわる。これは液体や固体のほうが気体より密度が高いからである。たとえば水中における音速は、常温において1525m/秒よりわずかに小さいが、温度が増加するにつれて急速に増加する。
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↓Danger （非常に危険）↓
よって水中では音が非常に早く耳に伝わるため左右の耳に伝わる時間差を認識できず、どの方向から音が聞こえてくるのか分からなくなります。あなたがダイビング中に船のエンジン音（スクリュー音）が聞こえてきた場合どちらから船が来ているのか見当がつかない場合は、絶対に水面近くに浮上しないで下さい。
浮上中の場合は、浮上停止するか360度見回し十分安全確認をし危険回避に努めてください。尚聴覚障害者の方の場合はエンジン音を耳で感じることはできませんが、身体で音を振動として感じることができます。ですがこの時点では船はかなり近くまで来ていますので、バディが安全を確かめてあげるよう心がけましょう。
この音の伝導は緊急時にも使えますので覚えておくと良いでしょう。たとえば、ダイバーナイフでタンクをたたく、石と石をたたいて音を出す。（結構良く聞こえるものです） |
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