Der Umgebungsdruck ist der Druck, den das Medium ausübt, in dem sich ein Taucher gerade befindet. An Land ist das der Luftdruck, unter Wasser die Summe aus Luftdruck und dem Druck der darüberstehenden Wassersäule. Er wirkt von allen Seiten gleich, er ändert sich mit jedem Meter, und er ist die Größe, an die sich Atemregler, Körperhöhlen und Ausrüstung fortlaufend anpassen müssen.
Der Druck dessen, was mich umgibt
Taucherpedia beschreibt den Umgebungsdruck als das Gewicht des umgebenden Mediums — Wasser oder Luft — und hält fest, dass er sich unter Wasser aus Wasserdruck plus Atmosphärendruck zusammensetzt. Das Lehrbuch für Forschungstaucher von König und Lipp nennt dieselbe Größe den Gesamtdruck: „die Summe von atmosphärischen Druck und hydrostatischen Druck, die auf einen Körper ausgeübt wird“.
Entscheidend für das Verständnis ist die Richtungslosigkeit. In einer Flüssigkeit wirkt der Druck nicht von oben, sondern von allen Seiten gleich stark auf jeden Punkt der Körperoberfläche. Deshalb spürt niemand den Umgebungsdruck als Last auf den Schultern. Spürbar wird er erst dort, wo ein Unterschied entsteht: an luftgefüllten Hohlräumen, die nicht mitziehen.
Der Atemregler arbeitet gegen den Umgebungsdruck
Ein Lungenautomat liefert Atemgas nicht mit einem festen Druck, sondern genau mit dem Druck der Umgebung. Das ist der ganze Trick am Gerätetauchen: Ohne diese Anpassung könnte die Atemmuskulatur den Brustkorb gegen das umgebende Wasser gar nicht mehr aufziehen. Weil das Gas mit Umgebungsdruck kommt, atmet man in 40 Metern so leicht wie an der Oberfläche — und verbraucht dabei die fünffache Gasmenge, weil jeder Atemzug dem Gesetz von Boyle-Mariotte folgend dichter gepackt ist.
Dieselbe Anpassung erklärt, warum ein Tarierjacket in der Tiefe mehr Luft schluckt, warum der Trockenanzug beim Abstieg presst und warum die Maske Luft aus der Nase braucht. Alles, was mit Gas gefüllt ist, muss auf Umgebungsdruck gebracht werden.
Wo der Körper nicht mitzieht: Barotrauma
Der Körper ist größtenteils Wasser und praktisch nicht komprimierbar. Die Ausnahmen sind die gasgefüllten Räume: Mittelohr, Nasennebenhöhlen, Lunge, dazu Maske und Anzug. Gleicht sich einer dieser Räume dem Umgebungsdruck nicht an, entsteht eine Druckdifferenz — und daraus ein Barotrauma. Das Lehrbuch für Forschungstaucher definiert es genau so: „Eine Schädigung, die durch die Wirkung einer Druckdifferenz (eines mangelnden Druckausgleiches) zustande kommt, wird als ‚Barotrauma‘ bezeichnet.“
Beim Abstieg bleibt der Hohlraum hinter dem steigenden Umgebungsdruck zurück, es entsteht relativer Unterdruck — das ist die Klasse der Squeeze-Verletzungen vom Mittelohr bis zur Maske. Beim Aufstieg ist es umgekehrt: Das eingeschlossene Gas dehnt sich aus und findet keinen Weg nach draußen, mit dem Lungenüberdruckunfall als schwerster Form.
Wie schnell sich der Umgebungsdruck ändert
Als Faustregel steigt der Umgebungsdruck um etwa 1 bar je 10 Meter Wassertiefe; das Lehrbuch für Forschungstaucher gibt dafür eine Genauigkeit von rund ± 2 Prozent an. Wichtiger als der Absolutwert ist die relative Änderung, und die ist oben am größten: „Beim Abtauchen in die Tiefe ist die relative Änderung des Umgebungsdruckes in der Nähe der Wasseroberfläche am größten!“
Von 0 auf 10 Meter verdoppelt sich der Umgebungsdruck. Von 30 auf 40 Meter wächst er um ein Viertel. In der Ausbildung ziehe ich daraus eine sehr praktische Folge: Die kritische Zone für Druckausgleich und für das Ausatmen beim Aufstieg liegt nicht in der Tiefe, sondern in den letzten und ersten Metern. Genau dort tauchen Anfänger am unaufmerksamsten.
An Land ändert sich der Umgebungsdruck ebenfalls — mit der Höhe, und zwar exponentiell abnehmend. Das ist der Grund für die Höheneinstellung am Tauchcomputer, für eigene Bergseetabellen und für das Flugverbot nach dem Tauchen: Die Kabine eines Verkehrsflugzeugs entspricht nicht dem Druck auf Meereshöhe.
Abgrenzung: Umgebungsdruck, Absolutdruck, Überdruck
Der Zahl nach ist der Umgebungsdruck unter Wasser mit dem Absolutdruck identisch. Die Begriffe beantworten aber verschiedene Fragen. Der Absolutdruck sagt, wie hoch der Druck gegenüber dem Vakuum ist — das ist die Rechengröße für Boyle-Mariotte, Dalton und Henry. Der Umgebungsdruck sagt, wogegen etwas arbeitet: der Atemregler, das Ventil im Trockenanzug, das Trommelfell.
Der Überdruck schließlich ist die Differenz zu genau diesem Umgebungsdruck. Ein Finimeter, das 200 bar zeigt, meint 200 bar über der Umgebung. Wer diese drei Größen sauber trennt, rechnet bei Nitrox und Dekompression zuverlässig richtig.
Quellen
- König/Lipp: Lehrbuch für Forschungstaucher, Kapitel 1 „Physikalische Grundlagen“ (PDF) — Gesamtdruck als Summe von atmosphärischem und hydrostatischem Druck, Faustregel und Genauigkeit, größte relative Änderung nahe der Oberfläche
- König/Lipp: Lehrbuch für Forschungstaucher, Kapitel 4 „Die Auswirkungen des Druckes beim Tauchen“ (PDF) — Definition des Barotraumas als Folge einer Druckdifferenz
- Taucherpedia: Hydrostatischer Druck — Umgebungsdruck als Gewicht des umgebenden Mediums. Wiki-Quelle, gegengeprüft
- MSD Manual, Profi-Ausgabe: Überblick zum Barotrauma — die betroffenen gasgefüllten Räume und die Unterscheidung von Ab- und Aufstiegsverletzungen