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伽利略曾在比萨斜塔上做过著名的落体实验，实验物品正是常见的铁球，该实验的结果有力地推翻了亚里士多德的观点。 2 d0 H+ x1 I/ S E5 o( w; ^1 B
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比萨斜塔实验用到了两个重量不同的铁球 ; x) [8 ~4 B' v% k% k
今天，我们就让铁球再次出马，也做“落体”实验，只不过实验的环境在大海当中。
+ A7 f% G# t. ]: K/ M9 c2 } 那么，如果将1公斤重的铁球丢进大海，沉入马里亚纳海沟要多久呢？看完长知识了。 7 V& L$ k8 N8 D0 h* i P
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“肩负重任”的铁球 ! e4 U U% d* L- q
神秘的马里亚纳海沟& } C; @/ H& q" f0 ^. Y
马里亚纳海沟是人类已知的海洋最深处，位于马里亚纳群岛附近的太平洋底部，形成的时间大约为6000年。根据目前的考察数据来看，马里亚纳海沟最深处的位置接近11000米，这个深度即使是将世界最高峰珠穆朗玛峰放进去，连其顶端也无法露出。
/ q8 r- ?2 M; z/ C 更不用说，不少科学家表示，由于处在板块俯冲地带，马里亚纳海沟每年还会疯狂地吞噬海水，这与中国《山海经》当中描述的归墟之地十分相似。 . s% u6 X& f4 m; z: e; k. b
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马里亚纳海沟可以说是地球的“第四极” 4 P. F9 U" [; V5 z9 V
整个马里亚纳海沟呈弧形，就像是一个巨大的汤勺，被放置在北太平洋的海床当中。
( N7 i& i) a0 o% H7 K: U( _. q 值得一提的是，千万别觉得海沟各处的深度都是平均的，其实是“参差不齐”的。如果沿着海沟行走，走着走着可能就会掉入深坑。当然，有时候还会偶遇“海山”阻挡，总之地貌还是非常丰富的。
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" y8 u3 I9 p6 k# _, _9 V 马里亚纳海沟的地形示意图
6 I5 Y: t3 I& @5 Z+ a3 ^& s 人类探索马里亚纳海沟最大的困难就是海底的极端压力，因为这里能达到1000个标准大气压，在这种情况下科学家要制造出更安全的设备来对抗压强。不然，就很有可能重现潜水艇下潜深度过限，直接被压成铁皮碎片的灾难。
+ i2 l; ]( l/ B8 o 不过从现在的探索来看还算顺利，并且人们还发现在这里有着一些生物存在，虽然很难想象这些小鱼是如何做到在巨大压强下不被压扁的，但这大概就是生命的坚强之处吧。
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2014年发现的马里亚纳海沟狮子鱼 # N7 _4 S* e! ^# n; j
由于海洋当中的压强和陆地的压强不一样，所以铁球下落的速度也会有所变化，那么如果我们真的将一个1公斤重的铁球在马里亚纳海沟上方的位置丢下去，它需要花费多长时间才能够沉底呢？
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马里亚纳海沟的地质剖面模式图 , I7 Z P: W* z3 v @3 @& d0 a
把铁球丢下去多久能沉底？$ ]( `% ~0 m% v1 W8 i7 a* m% ~
大家可以先试着猜测一下，铁球进入水中要花费多长时间才能抵达马里亚纳海沟的深处。可能有人觉得需要十几分钟，有人认为没几个小时是做不到的。那么，就让我们一起来看看从理论上来说要多久。
7 S* w( x, D0 d% D 首先由于铁球的密度明显大于海水，一个是7.86克/立方厘米左右，另一个是1.025克/立方厘米，在这种情况下铁球下沉是很容易的。不过需要注意的是海水的密度会受到温度等因素的影响，所以并非一直维持这个数值。但是毕竟咱们只是大开脑洞，所以就以这个值为基础。
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7 d& q+ G3 F/ }/ E* A1 v$ K& L 海水密度和温度（纬度）的关系密切 . }3 r/ m; r9 N: }7 R) z
其次当铁球下坠到不同深度时所受的压强也是不一样的，在这种情况下，水越深水压就越大。按照我们常规的想法，海水到了越深的位置应该会变得愈加“粘稠”，毕竟它会被水压疯狂挤压。 3 |! p/ C x; f( K) l. Q
不过事实并非如此，因为科学家在实验中证明了海水并不会被无限制压缩，哪怕是到了马里亚纳海沟的最深处，水压高达1000多个标准大气压时，水的密度也只是增加了5%左右，大约是1.76克/立方厘米。
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7 _, R' m2 T& K6 @ 马里亚纳海沟附近海洋深度情况示意图 " |3 k3 I N! g) C' R
在这种情况下，铁球的下沉显然是不会受阻的，不会出现悬浮在空中的情况。
* j: K, ?; I V& x$ h: Q4 C 想要计算出铁球沉底的速度和具体时间，我们首先要算出海水的浮力是多少。这时候就要用到初中物理的浮力公式了，在将一公斤铁球的重力和体积以及海水的密度代入之后，就能得出浮力大约为0.16N。
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铁球的密度总是大于海水密度的 9 s, d- H4 t; |) {. x+ k/ j# v
随后再将已知的各个数值带到铁球的速度公式当中，在合力为零的条件下，得出该铁球进入水中之后匀速下沉的速度大约为10.7米/秒，这样的话到达马里亚纳海沟的最深处大约需要花17分钟。 - h: d% v- d, m( s1 V F( [8 Z
当然，实际上铁球在进入水中之后速度并不是一直稳定在10.7米/秒的，所以现实情况应该还会有变化。这样的话，最后沉底的所耗时间也会有变化，但是基本也是在18分钟左右的。 ! ]* o7 N9 d$ z$ F \" s
2 A) _: A7 u- f& W7 s1 @- t 位于马里亚纳海沟海拔最低处的一根原木 8 K& g2 J7 s& T: b- i/ r
需要注意的是，以上讨论皆是在理想的情况下，使用公式计算得出的，并非实地试验。毕竟这种试验对于科学家来说也没什么用，也没有人会费尽心思追踪一颗沉入大海的铁球。 . U6 O/ j& J" _' z' {
并且，可能还会有人有这样的疑惑，按照压强的变化来说，铁球难道不会在下坠的过程中被“压扁”吗？ ' v1 j+ s# s0 ]% R* j- T
8 ]) \2 T C% l u 压扁的铁球的构想图 " w8 ~$ X$ M0 ? F
铁球会不会被“压扁”呢？
6 V2 F* `8 Z) q, B. i9 k8 d+ {3 } 相信不少人都看到了此前印尼潜艇遭遇断崖之后，突然下坠，最终整个潜艇都被压扁解体的新闻。从这一点似乎能看出，就连钢铁铸成的潜艇都会被水压无情压扁，那么咱们试验用的铁球难道不会遭遇这种情况吗？ * ~( [4 `+ ?& K# V. |, H, V
实际上，铁球在不断下坠的过程当中，肯定是会出现轻微的变形的，但是这种变形是用肉眼都难以看出来的。铁球的这种情况和同样是铁做成的潜艇对比差异未免有些大，可其实这很正常。
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' y4 n2 |5 {" X 铁球或许仅有一点变形 * x, {* a/ h( y5 `+ n+ J/ f F7 s
因为铁球是实心的，而潜水艇是空心的，如果我们将一个同等重量但是被掏空的铁球放入其中，那么它在抵达海沟深处之前也是会被压扁的。 9 D% o! m n# P- |
所以现在科学家在设计深海探测器的时候，不仅要找到能够对抗超高水压和海水腐蚀的材料，还要将潜水器的结构弄得更加牢固，让它做到即使有空心的部分，依旧不会被压扁。
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海中断崖是潜艇最大的威胁 1 c6 c* P8 t' L1 }6 p% p
不过，大部分人对深海探索并不关注，因为在我们眼中海洋反正不管何时都在，这些地球上的东西我们可以慢慢去研究。 $ W3 L! j1 u2 S o3 x* H7 F( A/ A
而宇宙深空的东西则更让人好奇，更加具有诱惑力，所以目前的深空探索进度和海洋探索进度差异还是比较大的。
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. L$ I8 P% r% ` 人类只探索了5%的海洋 6 g9 D, t' o2 Q* E) |' _' B0 }$ F
此前不少潜水器成功在马里亚纳海沟坐底之后，都拍摄到了海底生物来回游动的画面，让人感慨，哪怕是环境如此恶劣的地方，都会有生命存活。 9 u: I% Y3 m* e+ x6 U2 V
甚至有人说，在海洋污染越来越严重的情况下，马里亚纳海沟在未来可能会成为海洋当中的最后一片“净土”。 3 p- V2 Q% |$ X( k" ^2 k) |4 f. ?
+ b7 N- r ?# {( U; {0 ^ 长满藤壶的塑料瓶 , {8 ]0 T1 n" B) n
可是，事实真是如此吗？那些海洋当中的污染物，真的无法穿越“重重海水”抵达这里吗？
/ y3 s# l) A4 X9 q0 O 塑料垃圾已经抵达海洋深处
) d5 Z" v" r2 Q! e# W, L 很遗憾，根据目前的观察来看，海洋当中已经不存在什么净土了，就连位于海洋最深处的马里亚纳海沟也无法幸免。 0 S* j$ o6 ~# }+ G. L# N: l3 V- X
0 k- u9 |" M! B+ M N y 我国科研团队在采样点处检出大量微塑料
7 ^9 V( n. c) p1 ?5 n 此前，美国的一个研究团队就乘坐潜水器抵达了马里亚纳海沟，其下潜深度达到了10927米。
/ S) k& `4 u6 a* t O+ b 在这里，他们看到了那些终年生活在黑暗当中的深渊生物，它们看起来长相和正常的鱼没什么区别，不过“眼睛”应该都已经退化了，毕竟深海当中鲜少有光，除非夜视能力极强，不然即使有眼睛也没用。
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探测器在马里纳亚海沟拍摄到的鱼类
9 p9 d% ^; L. C; Z5 l 更让人们惊讶的是，在长达四个多小时的探索当中，他们不仅看到了海中的各种生物，还发现了不少沉底的塑料袋以及包装纸。 9 p. p7 U" [7 O1 m) f
这就证明，人类丢进海里的那些塑料垃圾，其实早就悄无声息地“侵入”了海底，将这片所谓的净土也污染了。
, T3 a% b! r3 }6 T/ ?* U1 I2 l) N 当然，最倒霉的估计还是海沟当中生存的生物。它们在这里能够吸收的营养物质本身就很少，主要依靠海底热液的助力，如今各种塑料袋的到来，将本就贫瘠的海底污染了，它们还要被迫“吸食”塑料颗粒。 n; O& C8 K# t8 M; H) W7 g
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海沟号深潜器拍摄到的塑料垃圾 ; E: U$ e. W0 c# ]$ {6 z* j/ a
因此，人类确实要把海洋污染问题放在心上了，毕竟影响已经不局限于某个海域了，连海底都无法幸免。
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