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如果人體從海平面下沉,能不能直接抵達馬裡亞納海溝底部?
這是一個常識問題,這個常識就是物體密度。我們知道,在流體中,密度越大的物體越往下沉,相對密度較小的物體往上浮。氣體和液體都屬於流體,使用浮力原理。關於物體的浮力原理,早在公元前245年,也就是距今2265年前,就被古希臘哲學家、數學家、物理學家阿基米德發現了。
浮力的定義式為F=G,即物體所受的浮力F等於物體下沉靜止後排開液體(或氣體)的重力G,其計算公式為:F=ρgV。這裡,ρ表示液體(或氣體)的密度,單位kg/m^3;g表示重力與質量的比值,g=9.8N/kg,一般粗算可取10N/kg;V表示排開液體的體積,單位m^3。
這個看起來比較複雜,這是一個定量的計算公式。但本問題是一個定性問題,只是問一個人可不可以沉到馬裡亞納海溝,因此我們只要知道物體的密度就行了。在地球重力條件下,密度越小的物體就越能在流體中浮起來。
密度的計算公式很簡單,表達為ρ=m/V,即密度ρ等於質量除以體積,質量單位為kg,體積單位為m^3。為了方便計算,許多時候用g/cm^3來表示密度,下面為敘述方便,採用g/cm^3。根據浮力原理,我們只要知道人體密度和海水密度,就能大致知道人在海水中是沉是浮了。
人體的密度。人體是一個很複雜的組合,不同臟器、脂肪、肌肉、骨骼等密度都不一樣,每個人形狀不一,計算體積也比較麻煩,而且不同年齡段,肌肉、脂肪、骨骼都有所變化,因此很能得到一個準確密度。
據綜合測定,人體密度約為:20歲,男性密度約1.05-1.07g/cm^3,女性密度約1. 026-1.05g/cm^3;35歲以上,男性密度約1.05-1.027g/cm^3,女性密度約1.008-1.038g/cm^3;45歲,男性密度約1.05-1.025g/cm^3,女性密度約0.995-1.033 g/cm^3。看來人體密度從20歲以後,有越來越小的趨勢,是骨質疏鬆的原因嗎?我們再次不討論。
根據這個資料,男性密度最大時為1.07g/cm^3,女性密度最大時為1.05g/cm^3。
海水的密度。人們把水的密度定為1,也就是1g/cm^3。實際上這是純淨水在4℃時的密度,是水最大密度。水是一種很難壓縮的物體,其密度大小一般只與溫度有關,還與水中含有的雜質有關。
水有一個奇怪特性,4℃時密度最大,隨著溫度變化,不管是升高還是降低,密度都會變小。但這只是純淨水的密度,而自然界的水都不是純淨的,都含有這樣或者那樣的雜質,海水中還含有比較多的鹽分,因此水的密度就會大一些。
一般海水密度在1.02~1.07之間,表層海水和赤道處海水由於溫度較高,密度會略小;在南北極海水溫度較低情況下,且由於冰層為淡水,濃縮了海水,因此水中鹽分更高,密度就會稍大;隨著海水深度增加,溫度降低,密度也相應增大。
馬裡亞納海溝的水密度。馬裡亞納海溝最深處有11000多米,雖然在這樣的深度壓力達到了1000個海平面大氣壓以上,但水並沒有被壓縮,相反,由於在海底有一些地熱活動,水溫會相應比中層水要高一些,這樣水的密度就更小了。
海水密度實際上是溫度與鹽度的函式,在鹽度既定的前提下,溫度是密度最重要決定因素。在大洋深處,由於壓力增大,鹽在水中的溶解度反而降低,加上溫度並沒有下降,因此深水的密度不會增加。
這樣馬裡亞納海溝的水密度也還是在1.02~1.07之間。
根據人體密度和海水密度就知道人體的浮力狀態了。人體密度約1.0~1.07g/cm^3之間,海水密度在1.02~1.07之間,也就是說,人體與海水密度是差不多的,有的還要輕一些,因此人在海水中是可浮可沉的,所謂人生沉浮就是這個意思。
這樣,人在水中稍微遊動一下,就能夠浮在水面呼吸,但頭也要貼近水面,要仰的高點,就更需要技巧和體力。
如果排除任何干擾,一個人掉在海里,由於密度與海水差不多,要沉到馬裡亞納海溝還是比較困難的。更多的只會漂浮在水的表面以下一定深度,再往下沉就比較困難。當然這要看什麼人,那個密度達到1.07g/cm^3的男人可能會沉得更深點,而那位0.995g/cm^3密度的女人,就很難沉下去了。
當然海水中有海流和魚的擾動,一個人要沉到馬裡亞納海溝就幾乎沒有可能了。
如題,就是不考慮海水的流動和海水壓力對人體的影響以及各種海洋生物的話,有沒有一條從海平面直達馬裡亞納海溝最深處的線。
ps.如果考慮這些影響人又會發生什麼這樣的問題一起說明就真的很感謝了
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在有配重的情況下人是可以下沉到馬裡亞納海溝底部的,但注意不是下潛是下沉。
若是無保護主動下潛且能倖存下來的話則是不可能的。
要知道馬裡亞納海溝最深處達到11000米,是人類已知的海洋最深處,
而不借助潛艇人類就算穿著最為先進的大氣壓潛水服也只能到達水下700米的深度。在克服了呼吸這一道坎兒之後人類面臨的就是深海的巨大壓力了。
據資料顯示,在海底1.1萬米深處,每平方釐米的壓力就可以達到1100噸,相當於在你的手指上放上3輛坦克。人類是根本無法存活的。
相較於宇宙,我們對深海的認識更少。
所以潛入深海不知道會面臨怎樣的奇怪生物。(下圖生物均真實存在)
就依現今的科技水平我們還是無法到達馬裡亞納海溝底部。