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  • 1 # 魅力科學君

    地球表面有大約71%都被海洋覆蓋,而對於這片廣闊的區域,我們人類卻知之甚少,就目前的情況來看,人類在海洋的活動範圍大概只佔整個海洋水體的5%左右。為什麼會這樣呢?這是因為海洋的水深每增加10米,海水中的壓強就會增加大約一個大氣壓,而地球海洋的平均深度卻有3795米左右,因此可以說,正是深海中強大的壓強限制了人類探索海洋的能力。

    地球的海洋深淺不一,已知海洋的最深處位於太平洋馬里亞納群島附近的馬裡亞納海溝(Mariana Trench),儘管人類現在還無法精確地測量到馬裡亞納海溝的深度,但可以肯定的是,馬裡亞納海溝的深度超過了1萬米,也就是說,根據上述的水深和壓強的關係,我們可以得出,已知地球最深的海底壓強超過1000個大氣壓。

    這種壓強是什麼概念呢?這相當於一平方釐米將會承受超過1噸的重量,於是問題就來了,海洋那麼深,壓力大那麼大。那麼海床是不是沒有鬆軟的稀泥?

    在沉重的壓路機壓過之後,原本鬆鬆垮垮的地面物質就會被壓路機壓得很緊,從而變得比較平整而結實,這是我們常見到的場景。而一般的壓路機也就是十幾噸,其碾輪與地面的接觸面積通常也超過了1平方米,稍微分析一下,我們就會發現,其實壓路機所產生的壓強是根本無法與深海相比的,那麼按這個道理來說,海床是不是就沒有鬆軟的泥土了呢?

    其實不然,壓路機之所以能夠把地面物質壓得很緊,其實並不是它把地面物質的微觀結構壓縮了,而是因為壓路機產生的壓強壓縮了地面物質之間的空隙,這些空隙裡本來充滿了空氣,當壓路機碾過時,這些空氣要麼從碾壓面的旁邊逃逸了,要麼就被壓縮了(空氣很容易被壓縮)。

    雖然海床的泥土成分很複雜,但它們都有一個共同點,那就是它們的結構都是鬆散的,其內部的各種物質之間也存在著很多空隙,但海床的泥土之內的空隙並不會被壓縮。

    這是因為在海洋裡,存在於海底泥土內部空隙的物質並不是空氣,而是滲透其中的海水,由於在海洋裡傳遞壓力的介質其實是海水,並且其向各個方向傳遞的壓力都是相等的,這就說明了在這些泥土的內外都存在著相等的壓強,所以說海底泥土內部空隙並不會被壓縮。

    關於這一點,我們可以從生活在海底的生物得到印證,在有關海底世界的影片中,我們常常可以看到一些生活在海底的生物,這些生物為了某種目的(如捕食、偽裝等等),會經常在海底的泥土裡鑽進鑽出,並且顯得毫不費力,這就說明了海底的泥土其實是很鬆散的。

    也許有人會說了,那些影片中的海底只不過是很淺的水域,而馬裡亞納海溝的深度超過了1萬米,壓強超過1000個大氣壓,在這麼大的壓強下,誰知道這裡的泥土會被壓成什麼樣子,或許這裡的泥土真的會被壓得很緊也說不一定。好吧,我們再來看一個證據。

    2012年3月26日,著名導演詹姆斯.卡梅隆(James Cameron)為了實現自己的夢想,曾經獨自乘坐“深海挑戰者號”深海潛水器(順便講一下,該潛水器是為他量身定製的)成功地抵達了馬裡亞納海溝的底部區域,據悉他下潛深度高達10898米,創造了深海潛水的單人世界紀錄。

    圖為攝像頭拍攝到的“深海挑戰者號”的觸底時的場景,我們可以清楚地看到,從“深海挑戰者號”底部揚起了大量的鬆散海泥,這就有力地證明了在馬裡亞納海溝底部的泥土也是鬆散物質,它們並沒有被超過1000個大氣壓的壓強壓得很緊。

    需要指出的是,海底的泥土是由各種物理、化學以及生物的綜合作用所產生的沉積物(比如說海洋生物的殘骸及其分解物、各種礦物沉積、火山灰甚至是來自於宇宙的塵埃),因此海底的泥土還是與我們常見的稀泥有一定的區別。

  • 2 # 自由邏輯

    壓力再大,也沒有阻止那些泥土進入海水當中,所以可以存在鬆軟的土。

    地下之所以硬,這因為地下那些土阻擋了運動。

  • 3 # 來看世界呀

    海底的海水壓力非常大但依然會有淤泥,與淺水處的淤泥的物理性質差別不大。科學家對馬裡亞納海溝的探索,也證實即便是深10994米的海底也有淤泥,也是蓬鬆易變形。

    淤泥是指的是在靜水和緩慢的流水環境中沉積並含有機質的細粒土,因為富含生物纖維碎片,因此淤泥一般有多孔的性質,加上淤泥中微生物的活動,淤泥的性質是相當蓬鬆的,有較強的吸附性,也有很好的透水性。海洋中的水體的流動速率一般是比較緩慢的,河流為海洋補充的水中多含有豐富的懸浮物、塵粒、生物組織碎片等,加上海洋生物異常豐富,無數的生物生生死死、新陳代謝也會形成很多有機碎片,一部分能夠懸浮在海水中,使海水的有機物含量保持在一定的比例,成為浮游動物的食物來源,一部分則最終沉降到海底,成為海底生物重要的食物來源,還有火山爆發噴發的各種物質沉降,久而久之就在海底形成了淤泥。海底淤泥的組成和淡水水體中的淤泥有一定的區別,畢竟海水物質和生物與淡水有區別,但是淤泥的性質差別不會很大,一樣會是蓬鬆多孔易變形的。

    組成特徵使得淤泥力學強度低、壓縮性強以及抗震效能很差,其中的壓縮性一般指的是用堅固實體結構的物體去按壓淤泥,能擠出大量的水。海水中隨深度增加壓力會迅速增加,大約每十米相當於一個標準大氣壓強,因此深海中的生物都進化成了身體高含水、柔軟的模式,就是利用了水來抵抗海水的壓力。水在高壓下可壓縮程度也很小,而淤泥中卻是充滿孔洞的,曲裡拐彎地和外界相連,那海水就能很簡單地灌入淤泥中的空隙,簡而言之就是淤泥的含水量很高,海水的壓力一大部分都會被灌入淤泥縫隙的海水分擔,海水壓海水不會有明顯的變化。儘管淤泥中有很多纖維類的碎片,由於直徑很小,那周圍的海水壓力也剛好形成平衡,且碎片本身也是不怎麼堅固的,不管海水能不能壓縮淤泥中的各種碎片,淤泥也都會是比驕傲蓬鬆的性質。

    和河流湖泊中一樣,海泥也主要分佈在洋流強度較小的海域,由於富含有機質還成為眾多海底生物的食物來源,一些海底動物也會在淤泥中偽裝潛伏捕獵。只不過隨著淤泥層的不斷累積,縫隙中也可能最終被填滿,淤泥一層層堆積,最下層慢慢地會化為岩石,不過與海水的壓力關係不是很大。

  • 4 # 無法超越的足跡

    這個就好比透過巨大的壓力和降溫能使一些氣體變成液態,能把一些液體變成固態一樣,海洋的最深處擁有一千多個大氣壓的壓力,最低溫度大概在三到四度左右,但是海洋底部仍然是形成鬆軟的淤泥層,在這麼大的壓力下海底竟然沒有被壓成為堅硬的固態物質,而是保持鬆軟的淤泥層,不是說一塊鐵扔下去就會被壓扁的嗎?

    海底的土層深處的確因為長期受到巨大的壓力而形成堅硬的土層,那一層土層已經是海水滲透不到的地方,在海水和土層的交匯處海水滲透到土層裡面,形成的滲透混合區域,這個區域就是常人口中說的淤泥層,因為有深層海水的滲透,泥巴里面含有飽和水分混合,所以形成不了單方面的壓力,直接被海水上下壓力綜合掉,形成鬆軟的淤泥層。

    水形成的壓力不只是對下形成壓力,還會對上面形成反向壓力,而淤泥其實已經不是那種不穩定的固態形式,而是已經鬆散成為原始穩定形態,受到海水的上下壓力動平衡,所以不會往單方面的擠壓,內外上下壓力相同的情況下,物質是不會變形的,而是可以保持原有狀態存在下去,海底的淤泥層其實就是壓力平衡形成的結果,屬於鬆軟形式存在。

    淤泥層下面的土質就不一樣了,海水滲透不進去,壓力不同,所以形成了不平衡的壓力,使得這個層面的土質特別堅硬,因為被不平衡的壓力擠壓,所以密度會特別的大,密度大了結構就會擠壓緊湊,質量就會越大,質量越大的有型物質硬度就會越大,這和淤泥層是完全不一樣的,大自然的神奇其實遠超我們的現象。

  • 5 # 科學驛站

    眾所周知,我們腳下的地球有70%的面積均被海洋所包圍,相對於我們生活了幾千年的大陸來說,神秘的海洋更能吸引民眾以及學者的目光。

    人類科技發展至今,神奇的飛船早就助我們登上了月球,踏上了火星,人類的腳步已經邁入了頭頂那片廣闊的宇宙。但是對於我們腳下廣闊的海洋呢?人類的探索仍然舉步維艱。深邃的海洋裡到底有沒有傳說中的“龍宮”?海底有沒有長相驚奇的怪物?人類既然發源于海洋,那麼海洋深處是不是有一部分留守的祖先在那裡建立了獨有的文明呢?這些想象都促成了人類極力去探索神秘的海底世界。

    人類為什麼至今仍沒有在深海建立海洋空間站呢?

    那麼,人類既然已經飛出了大氣層,在1969年就已經踏上了離地球40萬公里的月球,在1998年就已經在離地面400公里的太空中建立了國際空間站,那為什麼遲遲征服不了幾千至1萬米深(約和10公里深)的海洋呢?人類為什麼至今仍沒有在深海建立海洋空間站呢?

    究其原因還是複雜的海底環境及巨大的海洋壓力。

    要知道,目前已知的海洋最深處是位於西太平洋的馬裡亞納海溝,其深度達到了11000餘米。而海底承受的壓力與海水深度有關,在馬裡亞納海溝的物體承受的壓力最大可達1060個大氣壓,這是個什麼概念呢?

    一臺蘋果手機的重量約為150克,平放到書桌上的面積約為100平方釐米,折算成壓力的話,書桌承受手機的壓力約為150Pa,而1個標準大氣壓約為10^5Pa,也就是說1個大氣壓約為667個手機對桌子的壓力,而海底有1060個大氣壓,相當於要桌子承受71萬部蘋果手機的壓力,壓力之大可想而知。這也就解釋了為什麼人類能夠在400公里以外的外太空建立國際空間站,而無法在10公里深的海洋內建立海洋空間站。

    既然海洋那麼深,壓力那麼大,那海底還會有鬆軟的泥土嗎?

    其實,根據人類的觀測記錄,馬裡亞納海溝底部是有鬆軟的泥土存在的。著名導演卡梅隆和他的團隊早在2012年就曾一擲千金到馬裡亞納海溝探險了一圈,在這3個小時的探險活動中,卡梅隆的團隊帶回了68種生物及海底土壤,而這些土壤並沒有像人類想象中那樣被海水壓成了堅硬的岩石,反而和小水溝裡的泥土一樣非常鬆軟。

    那麼,為什麼壓力這麼大的海底,泥土仍然這麼鬆散呢?

    原來,海水的壓力非常之大,但由於泥土是由無數的小顆粒組成,顆粒之間的空隙非常多,所以海水就混入到了泥土裡面,這樣一來,泥土的受力就不再是單純的向下的壓力,還有從下往上,從各個方向來的壓力,而最終的壓力達到相對平衡,所以仍能保持鬆散的狀態。泥土內顆粒的受力如下圖所示:

    但是在海底的探測器就不一樣了。由於探測器內的空間需要潛水員居住,所以內部腔室必須與海水完全隔離,那麼,探測器也就不存在自內向外的力,只存在自外向內的壓力,探測器的受力情況如下圖所示。當探測器到達幾百米深度時,來自外部的壓力就會大於自身結構所能承載的最大力,當突破這一最大承載力時探測器就會被肢解,造成艇毀人亡的慘劇。

    1964年4月10日,當時世界上最強戰力的潛艇——長尾鯊號核潛艇就曾發生過被海水壓垮的意外,當潛艇下潛到400~600米的深處時,潛艇外殼不堪重負,被幾百個大氣壓的高壓海水壓碎,這一意外導致了129名軍官全部喪生。

    所以說,海底還有太多的謎底需要我們去揭曉,而這些探索又充滿著太多未知的危險,你準備好了嗎?

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