Warum ist der Druck auf dem Grund der Ozeane so stark? Die Physik erklärt es!

Kürzlich wurde über ein Tauchfahrzeug berichtet, das aufgrund des vom Meer verursachten Drucks implodierte. Eine der größten Herausforderungen bei der Erkundung des Meeresbodens ist eben der hydrostatische Druck. Die Physik erklärt dieses Phänomen.

Warum ist der Druck auf dem Meeresgrund so stark?
Warum ist der Druck auf dem Meeresgrund so stark? Die Physik hat die Antwort darauf!

Isaac Newton war aufgrund seiner zahlreichen Beiträge zur Wissenschaft einer der größten Physiker der Geschichte. Insbesondere führte Newton seine berühmten Gesetze ein, die als Newtonsche Gesetze bekannt wurden. Dank dieser Gesetze sind wir in der Lage, Phänomene in unserem täglichen Leben zu erklären.

Eines dieser Gesetze ist das sogenannte Dritte Newtonsche Gesetz, das besagt, dass auf jede Kraft, die auf einen Körper einwirkt, eine Kraft in der entgegengesetzten Richtung mit gleicher Stärke einwirkt. Dieses Gesetz ist als Gesetz von Aktion und Reaktion bekannt, da es vereinfacht besagt, dass es für jede Aktion eine entgegengesetzte Reaktion gibt, jedoch mit gleicher Intensität.

Auf diese Weise können wir verstehen, warum wir auf der Erdoberfläche leben, ohne Gefahr zu laufen, zusammenzubrechen. Unser Körper leidet immer unter den Auswirkungen der Atmosphäre, aber es gibt eine Gegenreaktion in unserem Körper, die diese Kraft ausgleicht und ein Gleichgewicht hinterlässt. Es gibt Regionen auf der Erde, in denen dieses Gleichgewicht für uns unmöglich ist.

Grund für ein verstopftes Ohr im Flugzeug

Wenn Sie schon einmal mit dem Flugzeug geflogen oder am Strand gewesen sind, haben Sie wahrscheinlich schon einmal das Gefühl gehabt, ein verstopftes Ohr zu haben. Das Gefühl von verstopften Ohren entsteht durch den Druckunterschied in verschiedenen Höhenlagen und die Tatsache, dass Ihr Körper versucht, diesen Unterschied auszugleichen.

Die Atmosphäre hat Gewicht, und dieses Gewicht übt Kraft auf alles auf der Erdoberfläche aus. Sogar auf unsere Köpfe wird in diesem Moment ein Druck ausgeübt. Unter Druck versteht man die Kraft einer Luftsäule, die von unseren Köpfen bis zum Rand der Atmosphäre reicht.

Druck ist die Kraft, die auf eine Fläche wirkt

Im Allgemeinen und unter idealen Bedingungen liegt der höchste Druck an der Erdoberfläche auf Meereshöhe. Dort wäre die Luftsäule am größten, da wir uns in der niedrigsten Höhe befinden.

Auf Meereshöhe beträgt der Druck im Durchschnitt 1 atm. 1 atm entspricht 101325 Pascal, was 101325 Newton (Krafteinheit) auf einem Meter zum Quadrat entspricht.

Mit zunehmender Höhe nimmt aber auch die Luftsäule über Ihrem Kopf ab, so dass der Druck über Ihrem Kopf sinkt. Mit anderen Worten: Die Luftmenge hat abgenommen, also nimmt auch das Gewicht ab.

Druck, wenn wir das Meer betreten

Wenn wir das Meer betreten, sind wir dem Druck des Wassers ausgesetzt, der durch die Wassersäule über uns verursacht wird und der zu dem atmosphärischen Druck hinzukommt, an den wir bereits gewöhnt sind.

Wir wissen, dass Wasser eine höhere Dichte als Luft hat. Dadurch ist der Druck in einer Wassersäule höher als in einer gleich großen Luftsäule. Zum Vergleich: Alle 10 Meter Tiefe erhöht sich der Druck um 1 atm.

Wenn man 1000 Meter tief ins Meer hinabsteigt, entspricht das dem 101-fachen des atmosphärischen Drucks, den wir an der Erdoberfläche gewohnt sind.

Darüber hinaus verstärkt der durch das Wasser verursachte hohe Druck andere Phänomene wie die Antriebskraft und den Druck, der auf die Seiten des Körpers oder eines Gegenstands ausgeübt wird.

Boyle'sches Gesetz

Eines der berühmtesten Gesetze in Bezug auf Flüssigkeiten ist das Boyle'sche Gesetz, das besagt, dass das Volumen eines Gases umgekehrt proportional zum Druck ist. Mit anderen Worten: Je höher der Druck, desto geringer das Volumen, und je niedriger der Druck, desto größer das Volumen.

Wenn der Druck zunimmt, wird das Volumen voraussichtlich abnehmen, so wie ein Luftballon, wenn man auf ihn drückt, tendenziell an Volumen verliert.

Auf dem Meeresgrund herrscht ein Druck, der alles komprimiert, wenn nicht ein entgegengesetzter Druck vorhanden ist.

Deshalb ist es wichtig, dass es keine Risse gibt oder irgendetwas, das einen Flüssigkeitsaustausch zwischen dem Inneren eines Objekts und dem Ozean ermöglichen würde. Dieser Austausch würde dazu führen, dass der Druck im Inneren abnimmt und der Druck außerhalb das Objekt implodieren lässt.

Unterwasserfahrzeug Titan

Vor kurzem haben die Vereinigten Staaten bestätigt, dass das Titan-Tauchboot während seines Abstiegs zur Titanic implodiert ist. Einzelheiten über die Implosion wurden noch nicht bekannt gegeben, aber jeder Fehler oder Riss im Tauchboot könnte die Implosion verursachen.

Das U-Boot Titan ist diesen Monat verschwunden
Das ist das Titan-Tauchboot, das diesen Monat verschwunden ist. Die Vereinigten Staaten haben bestätigt, dass das U-Boot während der Titanic-Expedition implodiert ist. Credits: OceanGate-Expedition

Es ist wichtig, dass Tauchboote stets anhand von Sicherheitsstandards geprüft werden, um ein Versagen oder sogar einen Bruch zu vermeiden, der eine Druckänderung und damit eine Implosion verhindern würde.

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