ダイビングのライセンス物理学・生理学① ~圧力について~

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はいさい! 石垣島のMIKAです(^0^)/
今回からは、ダイビングのライセンスを取りたいな~と考えている方向けの内容を書いていきたいと思います♪

ライセンスを取ってダイバーになるには、ダイビングショップを調べて「オープンウォーター講習」の申し込みをしましょう!
地域やショップによって異なりますが、基本は3日で取得できます。

オープンウォーター講習

1日目は限定水域(プールや浅瀬など足の着く安定した場所)、2・3日目は海でダイビングに必要なスキルを練習し、身に付けていきます。

PADIのダイビングライセンス講習

しかし、水中での実習に入る前に、「お勉強」と「テスト」があるということ……ご存知でしたか!?
ダイビングの勉強とは即ち「潜水学」にあたりますので、理科と算数の知識が不可欠なのです!!

でも、ご安心ください! ダイバーになるためのテストは落とす為の試験ではありませんので、そこまで身構えなくても大丈夫です!(笑)
だけどやっぱり心配だな~という方は、この記事を読んで軽く予習をしておきましょう♪ それだけでも全然違うはずですよ☆

テーマ圧力

さてさて、今回扱う最初のテーマは、「圧力」についてです。つまり、「気圧」と「水圧」ですね。
これら抜きでは何も始まらない、超重要なキーワードになります。

「気圧」

  • 標高1000m級の山に行くとポテチの袋が膨らむ! 
  • 飛行機の中だとコーヒー用のミルク入れの蓋が微妙に膨れ上がっている!

……なんてことがありますよね。それは、高い所に行くと袋や容器の内側よりも外側の「気圧」が弱くなるからです。

「気圧」とは、簡単に言うと「気体(空気)」によって発生する、何かを圧迫する力のことです。
地球には引力があり、地面に近ければ近いほど空気は強く地球に引き寄せられていることになるので、「気圧」が強くなります。
気球は風船内のガスが気体空気よりも軽いので上空に上がるんです。

天気予報でよく「高気圧」「低気圧」という言葉を聞きますよね!

「高気圧」は「気圧が高い」=空気が空から地面(水面)へ強く押されている状態

「低気圧」は逆に「気圧が低い」=地面(水面)から空へ引き離されている状態

を意味しているのです。

天気予報で使われる気圧の単位はhPa(ヘクトパスカル)、ダイビングのタンクで使われているのはbar(バー)です。
そして、水面(水深0m)での気圧は「1気圧」と呼ばれています。

「水圧」

さて、次は「水圧」に参りましょう。
水圧を実感するのは簡単です。台所へ行って、ゴム手袋をはめたまま水を貯めたボウルや鍋の中に手を入れてみましょう。
すると、少し手袋が萎みますよね? それは、「水圧」によって手袋が外側から内側に押されているからです。

気体(空気)と同じく、水も地球の引力によって引き寄せられています。よって、地球の中心部に近ければ近いほど強い引力がはたらくことになるので、海では「深ければ深いほど水圧が強い」と言うことができます。

水圧は10mごとに1気圧ずつ強くなるので、以下のようになります。

水深 0m:1気圧
水深10m:2気圧
水深20m:3気圧
水深30m:4気圧
水深40m:5気圧

気圧が強くなるということは、深く潜れば潜るほど「身体の様々な器官が水圧によって圧迫される」と同義です。

耳抜き

潜り始める時に「耳抜き」が必要なのは、鼓膜が水圧によって圧迫されるからなのです。
その違和感や痛みを放置すると鼓膜が破れるという大惨事を招いてしまうので、決して我慢はしないでください!

また、器材についての記事でも触れましたが、潜り始めてからマスクが顔に強く張り付いて来る感覚があったら鼻から少しだけ息を吐いてみてください。
マスク内の空気も、実は水圧によって圧迫され、縮んでしまうのです。

鼻から息を出す

そんな時は鼻から息を出してマスク内の空気を増やし、余裕を作ってあげましょう。

「空気が縮む」とは、「密度」が高くなるということです。
風船をいっぱいに膨らませた状態で沈んでいくと、10mごとに気圧が1ずつ強くなるので、水深10m(2気圧)地点では体積(風船の大きさ)が1/2、水深20m(3気圧)地点では1/3になります。
しかし、風船の中に入っている空気の量は変わっていないので、「密度」が高くなっていることがわかります。

ちょっと難しくなってしまいましたね。

では、もっと身近な例でお話ししましょう。

「圧力が強くなって密度が高くなる」というのは、電車に無理やり人を押しこむ、トランクに服をめいっぱい詰め込む、ということと同じです。
押しこむ力、詰め込む力が即ち「圧力」ですので、「気体(空気)」も人や服と同じく圧迫されると縮んでしまい、「密度」が高くなってしまうのです。

ダイビング物理学・生理学を学ぶ上で欠かせないのは、水深の変化、つまり「水圧の変化」が「身体の器官に様々な影響を及ぼす」ことを常に意識することです。

呼吸

マスク、耳について触れたので、次は「呼吸」についてお話しします。
深く潜れば潜るほど水圧によって圧迫されて密度が高くなるのは、風船内の気体だけではなく、タンクから吸う空気(エア)も同じです。
よって、深ければ深いほど、1息で吸う空気の量が多くなってしまうので(1回分に詰め込まれる空気の量が多いから)、タンクのエアの消費が速くなり、水中にいられる時間が短くなってしまいます。
なので、ダイビングコンピューターを携帯し、5~10分ごとに水深及び残りのエア(残圧)を確認することが非常に大切になってきます。

 

また、体験ダイビングでも「息は絶対に止めないでください」と言われるのですが、これは肺の中の空気も水圧によって密度が変化し、肺がその影響を受けるからなのです。

特に、浮上する(より浅い場所へ移動する)時は細心の注意が必要です。もしその時息を止めてしまうと、浅い場所へ行けば行くほど水圧が弱くなって気体が逆に膨張してしまうので、肺が膨らみ過ぎて破れてしまう危険性があるからです。
これを、「肺の過膨張傷害」といいます。

潜水病・減圧症

最後に、「減圧症」について詳しく綴って今回の締めにしたいと思います。
「減圧症」とは、数ある「潜水病」のうちの1つであり、その中で最も重大といっても過言ではありません。ダイバーなら誰でも知っている、オープンウォーターの学科講習において避けては通れない道です。

ダイビング圧力

 

結論から申し上げると、「減圧症」とは「窒素の過剰摂取により体内で発生した気泡が引き起こす諸症状」のことを指します。
先程「深く潜れば潜るほど1息で吸う空気の量が多くなる」とお話ししましたが、これが重要なポイントとなります。

タンクに入っているのは、実は普段私達が地上で吸っている空気なのです。つまり、その内約8割が窒素、約2割が酸素、残りが二酸化炭素などという構成になっています。(なので、厳密に言うとタンクは酸素ボンベではないのです!)
すると、ダイビング中最も多く吸っている空気も窒素ということになりますね。

深ければ深いほど1息分の空気の量が多くなる、ということは1息で取り込む窒素の量が多くなると言えますね。
しかし一度体内に取り込まれた窒素は、水深が浅くなって水圧が弱くなると溶け込めなくなり、なんと体内に泡となって発生してしまうのです!
その泡が原因で痒みや痺れ、痛みなどの症状が出てくるのですが、脳内の毛細血管に気泡が発生した場合は命に関わりかねません。

安全停止

そのようなことがないように、長時間、もしくは水深20~30mのポイントで潜った場合は、浮上する前に必ず「安全停止」を行いましょう。

安全停止

「安全停止」とは、水深5m地点で3分間留まることです。
これによって、体内に蓄積された窒素を少しずつ放出し、気泡の発生による減圧症の発症を防ぎます。
安全停止が必要ないダイビングでも、潜降・浮上の際は(深度が大きく変わる場合は)、水圧の変化が激しくならないように「ゆっくり」動くことが大切です。

しかし、安全停止をぬかりなく行ったとしても、体内にはしばらく窒素が残っています。窒素が放出されていないまま潜ると減圧症のリスクが高まりますので、十分に休息を取ってから次のダイビングに臨みましょう。

また、同じ理由で、ダイビングした日に飛行機に搭乗することは禁じられています。なぜなら、飛行機に乗ることによって気圧の低い場所に行くと、体内に溶け込んでいた窒素が気泡となって発生する可能性があるからです。
妊婦さんのダイビングが禁止されているのも、圧力の変化による胎児への影響が懸念されているからなのです。

まとめ

このように、ダイビングと「圧力」には切っても切れない関係があるのです。
ちょっと難しかったな~と思っても、めげないでください! ダイバーになりたいという情熱があれば、きっと乗り越えられるはずです!
わからないことがあれば、何度でも、たくさんインストラクターさんに聞いてみましょう。頑張ってくださいね!

ダイビングと「圧力」

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