잠수함은 수백 톤의 쇳덩이인데도 물속으로 가라앉았다가 마음대로 다시 떠오른다. 비밀은 배 안에 있는 커다란 물탱크에 있다. 탱크에 바닷물을 채우면 무거워져 가라앉고, 압축공기로 그 물을 밀어내면 가벼워져 떠오르는 것이라, 잠수함은 자기 무게를 바꾸어 물에 뜨는 힘과 가라앉는 힘의 균형을 조절하는 배다.
물에 잠긴 물체는 밀어낸 물의 무게만큼 위로 떠받치는 힘을 받는다. 이것이 부력인데, 물체의 무게가 부력보다 작으면 뜨고 크면 가라앉는다. 잠수함은 선체 바깥쪽에 밸러스트 탱크라는 빈 공간을 두고 있어서, 탱크가 공기로 차 있을 때는 전체 무게가 부력보다 가벼워 수면에 떠 있다.
잠수하려면 탱크 위쪽 밸브를 열어 공기를 내보내고 아래쪽으로 바닷물을 들인다. 탱크가 물로 차면 잠수함 무게가 부력과 같아지거나 조금 커져서 서서히 가라앉는다. 떠오를 때는 반대로 탱크 안에 고압 압축공기를 불어 넣어 물을 밖으로 밀어내면 다시 가벼워진다. 영화에서 잠수함이 떠오를 때 옆에서 거품이 뿜어져 나오는 장면이 바로 이 순간이다.
물속에서 일정한 깊이를 유지하는 데는 더 섬세한 조절이 필요하다. 바닷물은 깊이와 온도, 염분에 따라 밀도가 달라서 같은 무게라도 어떤 곳에서는 뜨고 어떤 곳에서는 가라앉는다. 그래서 잠수함 안에는 작은 조절 탱크가 따로 있어 물을 조금씩 넣고 빼며 무게를 미세하게 맞추고, 앞뒤 탱크의 물 양을 달리해 배의 기울기도 잡는다.
깊이를 바꾸는 데는 날개도 쓴다. 잠수함 앞뒤에 달린 수평 날개를 비행기처럼 기울이면 앞으로 나아가는 힘이 위아래 방향으로 바뀌어, 탱크를 건드리지 않고도 빠르게 오르내릴 수 있다. 다만 날개는 움직일 때만 효과가 있어서 멈춰 있을 때는 결국 탱크로 조절해야 한다. 너무 깊이 내려가면 수압에 선체가 찌그러지므로 잠수함마다 내려갈 수 있는 한계 깊이가 정해져 있다.
잠수함이 가라앉았다 떠오르는 것은 탱크에 물과 공기를 바꿔 넣어 스스로 무게를 조절하기 때문이니, 물고기가 부레의 공기량으로 깊이를 맞추는 것과 같은 원리를 쇳덩이 배가 흉내 낸 셈이다.