在人類用科學認識這個世界之前,我們并不知道自己其實是活在壓力之下的,圍繞大地的天空也擁有壓力,它足以頂起10.339米高的水柱或是76厘米汞柱,這個數值被稱為一個标準大氣壓(1atm)。因為氣象的變化氣壓也會發生波動,有時候會出現氣壓略高或略低的現象,不過這都不是問題因為波動很小。
既然每10米高的水柱等于一個大氣壓,那麼進入水中也是一樣的道理,每下潛10米就會增一個大氣壓的壓力,在大海的最深處,馬裡亞納海溝可深達11000米,也就是說擁有高達1000個标準大氣壓!
等等,就算數字很大,我還是不明白到底有多大壓力呀,說到底1個大氣壓到底是什麼水平?
用物理标準單位來看,1atm=1.01325×10^5Pa。
pa就是帕斯卡,等于力的基本單位牛頓除以面積的基本單位平方米。102克物體因重力産生的壓力大概是1牛,在一平方米的面積上放102克就有了一個帕斯卡的壓力。
可以看出來帕斯卡還是一個挺小的單位,畢竟102克也就一部手機的重量,但是1個大氣壓是101325Pa,也就是說在一個平方米上放10335kg的重物,也就是10噸!這可是兩隻成年非洲象或是一隻非洲象王才擁有的體重。
相信你看到這個數字一定會大吃一驚,沒想到自己還能承受這麼大的力量! 那1000個大氣壓就是腳趾甲的面積上站了兩頭非洲象,這與我們日常經驗中的差距也太大了吧!
環繞的液體壓強這是因為此壓強非彼壓強,當我們提到壓力的時候一定是想到了液壓機這樣的東西吧,如果是這種剛性的金屬面,那麼隻需要幾百千克我們的肢體就已經血肉模糊了。而氣體或是液體的壓力其實是完全包圍着的狀态,如果一個物體如果在上方承受了大象的體重,就一定會在下方也承受同樣的壓力。
比如說我有一個氣球,那麼将在它一直帶到馬裡亞納海溝會發生什麼?氣球會不斷在外界的壓力下變小,直到變成一個非常小非常小的球體,我們知道空氣是可以壓縮的,也就是說縮小後的球體向外産生的壓強與海水的壓強達到了平衡。
我們與大氣壓的關系也是如此,我們體内的體液與外界達到了平衡,所以我們不會覺得受到了什麼額外的壓力。也正是因為我們存在内部壓,所以在環境氣壓發生變化的時候我們會有生理上感覺的變化,比如“秋高氣爽”是高氣壓給我們的舒适感,而大雨來臨前的煩躁也正是因為氣壓降低。
對于深海動物來說也是如此,它們體内的壓強足以與1000個大氣壓相抵消,因而也能在那樣的環境中生存下去。也正是因為這個原因,深海捕撈的魚是無法活着上岸的,因為它們體内的壓力過高,一但外界沒有足夠的壓力與這抵消,就會内髒血管爆裂而死,比如帶魚,一般人從來都沒有見過活的帶魚吧。
那是不是說隻要生物體内部可以産生足夠的抵消壓強,就算是10000個大氣壓的深海也依然可以生存呢?
其實也不是,一切都得有一個限度,生物對于壓力的适應力也是如此,比如我們初中時學過氣體與固體不可壓縮,其實隻能說是一般情況下,在極高的壓力下就算是液體也會被壓縮的,比如水的受壓力極限大概是一萬到十萬個大氣壓,在這種壓力下水的體積會進一步減少,變成非冰固态。
也就是說海底極高的壓力在内外抵消的情況下,最終被構成生物的分子給承受了,分子受壓的能力極限各不相同,而生物所擁有的高分子無疑是相當不耐壓的,所以生物不可能在無窮深的海裡生存下去。
目前雖然我們還不知道生物能适應海底的極限在哪裡,但是我們知道脊椎動物能适應的極限,大約是8200米,在這個深度下脊椎動物體内的有些蛋白質會因壓力而異常扭曲,蛋白質的工作需要展開分子,但是壓力太大會令其變形過度無法複原
在這發現的最深的脊椎動物是一種獅子魚,它們體内擁有三倍于正常魚類的“腥味物質”——氧化三甲胺(TMAO)用以穩定蛋白質保證其正常工作,但這種分子會讓蛋白質變得“死氣沉沉”,含量太多又會讓蛋白質縮成一團,再次無法工作,所以在這個深度上已經達到了脊椎動物的極限。再往下都是一些一些軟體動物、環節動物和節肢動物等。
目前已知的最深處的動物是節肢綱—端足目的短腳雙眼鈎蝦,體長5厘米。
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