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從太空中看地球,很多人認為我們的地球其實“名”不副實,應該叫做“藍星”,因為從太空看,我們的地表大多都是藍色,這得益於我們有一片巨大的海洋,也正因為這片巨大的海洋,我們的地球也被稱之為“水球”。

地球的直徑約為12756千米,總表面積約為5.1億平方千米。我們的這顆“藍星”上71%的面積都是被海洋覆蓋的,陸地面積只佔其中的29%,只有1.5億平方千米。所以從全域性角度來看,我們這顆星球真的可以叫做水球,但是由於我們人類是陸地生物,而人是萬物的尺度,所以這顆星球才會被稱為“地球”。被海洋覆蓋的地球蘊藏著無數的祕密,尤其是海洋深處,我們更是幾乎一無所知,全世界95%的海洋深處,我們都沒有踏足過。而一般來說,海底越深,其隱藏的祕密可能就越大,而地球上最深的地方就是馬裡亞納海溝了,這裡吸引了足夠多的目光。

馬里亞拉海溝的平均深超過8000米,現在已探測的最深的地方更是達到了11034米,從相對高度來說,這比世界第一高峰珠穆朗瑪峰還要高接近2000米。如此深的海溝,好奇的人類提出了很對腦洞大開的科學實驗,比如在馬裡亞納海溝引爆一顆核彈會怎樣這類的。今天我們聊一個樸素的話題,從海溝上方的海面丟一塊板磚,讓這塊板磚自由下沉,這塊板磚多長時間才能到達馬裡亞納海溝最深的11034米呢?

很多人可能會想當然,平時生活裡,我們朝河裡丟一塊磚頭一會兒就會到達池塘的底部,那在馬裡亞納海溝也一樣,因為物理定律在空間分佈上是均勻的。但是這顯然是忽略了這麼幾個問題。第一:一般的河流都很淺,就算是河底,其壓強也很小;第二:池塘是淡水,而海洋是0.9%的鹽水,其密度比淡水高,二者的產生的浮力有差別。這意味著同樣深的海水和河水,同一塊板磚掉沉下去所需要的時間是不一樣的。

根據計算,一塊普通常見的板磚在淡水河流中下沉的平均速度約為3米每秒,而在海洋中,這個下沉的速度就會降低到2.5米每秒。這裡我們可以初步計算下:11000米÷2.5米/秒=4400秒4400秒÷3600秒/小時=1.22小時假如海水的密度分佈是均勻的,那就意味著一塊板磚從海面掉到馬裡亞納海溝的最深處大概需要1.2小時。但是海水的密度與深度是有關係的,海洋水溫存在明顯的垂向(深度方向)分佈差異,而壓力隨著深度的增加而增加,因此海水的密度會隨著深度的變化而變化。

因此這塊板磚在下落時所受到的浮力會變大,這就會導致下落過程中的平均速度會變小,這導致在理論上,一塊板磚落到11000深的海底需要的時間約為3小時左右。但是記住,這是理論上的時間,實際上這塊磚根本沒有足夠的強度支撐到11000米深的海底。我們知道,物體在液體裡受到的壓強大小P=ρgh(ρ是液體的密度,g是重力加速度,h是深度)。經過初步計算,我們可以得知,在海底1000的深處,壓強就會大到不可思議,這塊板磚平均每平方釐米上受到的壓力就有104公斤。當這個深度繼續下降,到7600米深的海底後,板磚每平方釐米上受到的壓力就會達到727公斤。在這個深度,就算是出現一團空氣,也會被壓扁。當深度到達11000米時,這裡的壓強已經是大1100倍了。人類還沒有能力前往這麼深的海底,因為沒有任何已知的材料能夠扛得住這個壓力。

所以這個板磚在掉落的過程中,就會被強大的壓強壓成粉末,在馬裡亞納海溝,一塊小指甲大小的面積承受的重量就有1.1噸。因此實際過程中,當這塊板磚掉落到1000米深的海底下時,就極有可能因為受不了這麼大的壓強而崩碎。因此掉落到海底的不會是一塊板磚,而是一堆板磚粉末。而實際上,在數千米深的海底,基本上就沒有成塊的石頭了,全部都是粉末。在海底比較深的地方,不管是石頭,鐵塊還是核潛艇,統統都會被壓扁。但是有人會問了,為什麼那裡會有生命存在呢,一些神奇的軟體魚類為何可以在那裡生存?其實大家會發現,那裡的生物普遍都是體積較小,或者是呈長條狀的生物,這種生物結構就是為了更好地適應如此大的壓強。

不僅是構造上,這些魚類本身也是經過了漫長的進化的。一些地面上的硬物無法達到內外壓強平衡,所以會被壓扁,壓碎,而這些經過漫長進化的魚兒身體裡面也存在水,這樣就讓魚的內外壓力達到平衡,所以魚就不會被壓扁,還可以自由自在在海底生活。

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