חפץ צוף יותר במי מלח מאשר במים מתוקים, אבל מדוע? הציפה של האובייקט נקבעת על ידי שני כוחות:

• הכוח כלפי מטה: שווה למשקל העצם
• הכוח כלפי מעלה: שווה למשקל המים שהחפץ נעקר (זה ידוע כעקרון ארכימדס)

הכוחות כלפי מעלה ומטה פועלים בניגוד זה לזה. כתוצאה מכוחות אלה, החפץ יצוף, ישקע או יישאר תלוי במים. ניתן לתאר את הציפה של האובייקט באחת משלושה דרכים:

• הציפה שלילית: משקל העצם גדול יותר ממשקל המים שהוא זורק. החפץ ישקע.
• הציפה חיובית: משקל העצם הוא פחות ממשקל המים שהוא זורק. האובייקט יצוף.
• נייטרלית מציפה: משקל העצם שווה בדיוק למשקל המים שהוא זורק. החפץ יישאר תלוי באמצע המים ולא יצוף ולא ישקע.

מי מלח שוקלים יותר ממים מתוקים

שוק מעוקב של מים מלוחים שוקל (בממוצע) 64.1 פאונד, ואילו רגל מעוקבת של מים מתוקים שוקלת 62.4 פאונד בלבד. הסיבה להבדל במשקל היא שמי מלח מומסים בתוכו מלח.

המסת מלח במים מגדילה את צפיפות המים, או המסה ליחידת נפח. כשמוסיפים מלח למים, הוא מגיב עם מולקולות המים ויוצר קשר קוטבי עם המים שמסדרים מחדש את מולקולות המלח והמים עם השפעה יוצאת דופן:

סנטימטר מעוקב של מים שנוסף לנפח מים לא יגדיל את נפח המים בסנטימטר מעוקב. הסבר פשטני הוא שמולקולות המים אורזות את עצמן בחוזקה סביב מולקולות המלח - נלחצות זו לזו יותר מכפי שהמלח אינו קיים. כאשר מוסיפים סנטימטר מעוקב לנפח מים, נפח המים עולה בפחות מאינץ מעוקב.

למטר מעוקב של מי מלח יש יותר מולקולות בתוכו מאשר רגל מעוקבת של מים מתוקים, ולכן, שוקל יותר.

נזכיר כי עקרון ארכימדס קובע כי הכוח כלפי מעלה על עצם שקוע שווה למשקל המים שהם זורקים. מי מלח שוקלים יותר ממים מתוקים, ולכן הם מפעילים כוח כלפי מעלה על עצם שקוע. חפץ שגורם רגל מעוקב של מים מתוקים יחווה כוח כלפי מעלה של 62.4 קילוגרמים, ואילו אותו חפץ במי מלח יחווה כוח כלפי מעלה של 64.1 קילוגרמים.

החלפה בין מים מתוקים למי מלח

בשלב זה, ניתן לבצע תחזיות כלליות לגבי הציפה של אובייקט (או צוללנית) כאשר מועברים ממים טריים למים מלוחים ולהיפך. שקול את המקרים הבאים:

• חפץ הצוף נייטרלית במים מתוקים יצוף כאשר יושם במי מלח. במים מתוקים, משקל העצם שווה בדיוק למשקל המים שהוא זורק, והכוחות כלפי מטה ומעלה כלפי האובייקט שווים. כאשר החפץ מועבר למי מלח, משקל המים שהוא מעביר יגדל והכוח כלפי מעלה יהיה גדול יותר מהכוח כלפי מטה. האובייקט יצוף חיובי במי מלח.
• חפץ שוצף ניטרלית במי מלח ישקע כשהוא מונח במים מתוקים. במי מלח, משקל העצם שווה בדיוק למשקל המים שהם מעקרים, והכוחות כלפי מעלה ומטה כלפי העצם שווים. כאשר מועבר החפץ למים מתוקים, משקל המים שהוא מעביר יקטן, והכוח כלפי מטה על העצם יהיה גדול יותר מאשר כוח כלפי מעלה. האובייקט יצוף בשלילה במים מתוקים.
• אובייקט הצוף בצורה שלילית או חיובית במי מלח יהפוך לעוד יותר שלילי כאשר הוא ממוקם במים מתוקים - אך איננו יכולים לחזות אם הוא ישקע או יצוף ללא מידע נוסף. חפץ יחווה כוח כלפי מעלה חלש יותר במים מתוקים מאשר במי מלח ויהיה פחות צוף במים מתוקים. עם זאת, כדי לקבוע אם החפץ ישקע או יצוף, יש צורך לדעת את המשקל המדויק של החפץ ואת המשקל המדויק של המים שהוא זורק.

• עצם שהוא חיובי בצורה חיובית או חיובית במים מתוקים יהפוך לעוד יותר חיובי כאשר הוא ממוקם במי מלח - אך איננו יכולים לחזות אם הוא ישקע או יצוף ללא מידע נוסף. חפץ יחווה כוח כלפי מעלה חזק יותר במי מלח מאשר במים מתוקים, ויהיה חזק יותר במי מלח. עם זאת, כדי לקבוע אם החפץ ישקע או יצוף, יש צורך לדעת את המשקל המדויק של החפץ ואת המשקל המדויק של המים שהוא זורק.

שקלול צולל צלילה

ברור כי צוללן יהיה חיובי יותר במי מלח מאשר הוא יהיה במים מתוקים, ויהיה עליו להתאים את משקולותיו בהתאם. הצולל יצטרך לשאת משקל רב יותר במי מלח ממה שהוא יצטרך לשאת מים מתוקים. כמות המשקל שעל הצולל לשאת תהיה תלויה במגוון גורמים, כולל מסת גופו, הגנת החשיפה שלו, סוג המיכל שהוא נושא וציוד הצלילה שלו.

חגורת המשקל של צוללן היא רק אחוז קטן ממשקלו הכולל; משקל גופו, ציוד הטנק והצלילה שלו תורמים גם למשקלו וכוחו כלפי מטה על גופו. צוללנים מחליפים לרוב חליפות צלילה (או בגדי ים יבשים) והילוכים אחרים בעת שינוי מיקומי הצלילה, וכוחם כלפי מעלה על הצולל עשוי להשתנות בהתאם לגורמים אלה, כמו גם לפי סוג המים.

אי אפשר לחזות את שינוי המשקל הנדרש לצוללן אינדיבידואלי מבלי לדעת את העקירה שלו במים, המשקל הכולל והמליחות של המים בהם הוא יצלול. הדרך הקלה ביותר עבור צולל לקבוע שקלול נאות היא לבצע בדיקת ציפה בכל פעם מעבר בין מים טריים למלח, ובכל פעם שהוא מחליף חתיכת ציוד צלילה. עם זאת, בהתחשב בעובדה שכל הגורמים נותרים זהים למעט סוג המים, יתכן שצולל יצטרך להכפיל כמעט את משקלו כשעובר ממים טריים למים מלוחים או לחציו בעת שינוי ממלח למים מתוקים.

שיקולים נוספים

כדי להפוך את העניינים למורכבים יותר, מליחותם של מי מלח משתנה ברחבי העולם. גופי מים מסוימים עשויים להיות מלוחים יותר מאחרים. כמובן שצולל יהיה חיובי יותר במים מלוחים יותר. המשקל הממוצע של מטר מעוקב של מים מלוחים הוא 64.1 פאונד, אך בים המלח שוקל קוב מעוקב שוקל כ 77.3 פאונד! צולל יהיה חזק יותר באופן משמעותי בים המלח.

הטמפרטורה משפיעה גם על צפיפות המים. מים קרים צפופים יותר מאשר מים חמים. מים מגיעים לצפיפות המקסימלית שלהם בסביבות 39.2 מעלות צלזיוס, וצולל שיצא למים קרים מאוד עשוי להבחין שהוא קצת יותר טוב יותר מאשר במים חמים יותר.

אתרי צלילה רבים דורשים צלילה כדי לעבור בשכבות של טמפרטורות מים שונות (קו חימום תרמי) או שכבות בעלות מלחות שונות (הלוקליין). צולל הנע בין שכבות אלה יבחין בשינויים בציפה שלו.

חפצים (כמו צוללנים) יהיו טובים יותר במי מלח מאשר במים מתוקים. חיזוי הציפה של צוללן מחייב לדעת את המשקל הכולל שלו, כולל ציוד, כמו גם את משקל המים שהוא זורק. הרבה יותר קל לבצע בדיקת ציפה לפני צלילה מאשר לנסות לקבוע באופן מתמטי את כמות המשקל שצולל צריך לשאת. בנוסף, צוללנים המשתמשים במכלי אלומיניום יצטרכו לשקלל את עצמם כדי לקזז את שינוי הציפה של המיכל במהלך צלילה; מיכל אלומיניום יהפוך חיובי יותר ככל שהוא מתרוקן.