目前地球上已知的最深的海洋是馬裡亞納海溝,那麼它到底有多深呢?我們把高度為8848米的珠穆朗瑪峰扔進馬裡亞納海溝,想要看見珠穆朗瑪峰的頂端,還需要往下潛兩千多米,才能看到。
所以馬裡亞納海溝真的非常非常的深,海溝深處裡面一片漆黑,沒有什麼可以吃的東西,因此這裡的環境非常惡劣,根本就不适合生物居住。而且以目前的科技水平,索馬裡亞納海溝很難探索。如果往馬裡亞納海溝裡丢一塊磚頭,磚頭會直接掉到海底嗎?又需要多長時間呢?
馬裡亞納海溝因海水中含有鹽分,所以其密度要高于淡水。因此,在浮力上,也要遠遠超過淡水。所以磚頭在水中會承受更大的壓力。但是,由于磚頭的透水性很好,在進入海水中後,它很快就會吸收到大量的海水,從而達到一個極限。密度越大,那麼磚頭的下落速度就越快。因此,當磚在海水中吸收海水達到飽和後,其下沉速度為每秒2.87 m。
若僅以距離除以速度與時間相等的方式來衡量。一塊磚以每秒2.78 m的速度,下降到11034公尺的馬裡亞納海溝的最深處,需要用時3907秒。按照時間來計算,大約是1.1個小時。假如這塊磚的最大面朝向馬裡亞納海溝底部墜落,那麼其最終速度僅為每秒3.28 m。因此,它的下沉時間将會增加到2.4個小時。
想要知道磚頭是否能沉入海底,我們還需要将海水和磚頭的密度進行比較。假如磚的密度比海水大得多,它就會下沉。但是,當磚的密度達不到下沉的要求時,它就會漂浮在一定的深度。如果把一個物體打造成中空的結構,即便它密度大于水,也能具備上浮的能力。比如輪船就是利用了這一特性才能夠在大海順利航行。
水的密度是有變化的,水的壓強會引起水的密度增加。海底的大氣壓到底有多大?通常,每10公尺的深度就會升高1個大氣壓。當壓力增加1個大氣壓時,水的密度将增加0.0046%。
因此,11000米處的海水密度是每立方米1050公斤。而且,海水中還夾雜着一些無機鹽和礦物質的雜質。馬裡亞納海溝的最深處,海水的密度大概在1080公斤/立方米左右。
一塊密度大約在1800kg/m3左右的普通磚頭,比磚頭沉入馬裡亞納海溝時需要的密度要高得多,因此單論密度,磚頭能夠沉入馬裡亞納海溝的最深處。
當然,這些都是在理想狀态下的數據,真正要進行嚴格的科學實驗,還得考慮到磚頭自由落體或海水暗流湧動等其他因素以及這塊磚頭所承受的外部壓力。在下沉的過程中,磚頭會受到三種力量的共同作用。一是因為自身的引力“壓”着自己,二是因為海水的浮力“托”着自己不會下沉。另一個原因,就是海水的密度,阻礙了它的下降。
因為深度變化時,海水密度不會有很大的改變,因此我們将其視為一個固定的數值。所以,唯一能阻止磚頭下墜的,隻有下墜時的阻力。
一塊磚通常具有30牛/平方毫米的抗壓力能力,30牛相當于3公斤。這意味着,每一塊磚都能承受3061 g的壓力。
每平方毫米1個大氣壓力為0.1牛/平方毫米,1100個大氣壓等于110牛/平方毫米。也就是說,馬裡亞納海溝的底部,每一塊磚頭的重量都在11千克左右。這已經遠遠超過了三公斤的極限。單以磚頭的抗壓強度而言,還未下沉,就已經被巨大的壓力給震碎了。
但實際上,磚頭具有很強的降壓作用,即滲透。在燒制的時候,磚頭之間會有很多的間隙,這樣可以保證磚頭在建造房子的時候,有很好的通風效果。凡是在磚頭上灑過水的人,都知道,這是一種很好的吸收能力。因此,在馬裡亞納海溝中,磚頭在接觸到海水後,就一直在吸收水分。
當磚頭被水浸透後,裡面有很多水,降低磚頭内外的壓強差,所以裡面受到的壓力就會減小。哪怕是在11000多米深的海底,都不會因為巨大的壓力而崩塌。
因此,當這些磚頭落入到馬裡亞納海溝的時候,因為它們會滲透到海水裡面,所以内部和外部的壓力都是一樣的,所以它們才會慢慢地下沉。
馬裡亞納海溝對人類來說是一個充滿了危險和神秘的地方,馬裡亞納海溝一直是世界上最令人感興趣的地方。然而,最近幾年,科學家們在馬利亞納海溝底部發現了一些塑料顆粒,這無疑是大自然對人類的一種警示,提醒人們要保護好自己的生态環境。
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