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2 d! c' x/ h9 H# j, I* F 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。
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% p5 D( D( D+ \1 \. ] 比萨斜塔实验用到了两个重量不同的铁球 . i; \* x5 M U
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。
( `* F% E; P2 m% t" K 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。
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5 c) X& `* w% }* h* b “肩负重任”的铁球
$ J. V- c# ~# Y; [# O I 神秘的马里亚纳海沟
' M- o9 K& x1 H1 i6 U, g, t$ V+ O v 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。 ; P6 t' p4 @% ^" V5 y
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。 / \! c9 ?7 }( \0 e
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马里亚纳海沟可以说是地球的“第四极”
* f0 T! r; I9 x# ] 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。
% I: Y6 j; H" t8 @1 d, V, d 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。 . @3 r x) \% n6 _/ j5 i
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马里亚纳海沟的地形示意图 * b) k" T" [% n2 g9 O
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。 % g* A; X) {0 K. n: z" }& W$ P- W# X
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。 2 b5 ]2 v- |7 C/ `2 g- f) |. B3 m! W2 @
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2014年发现的马里亚纳海沟狮子鱼 5 `" U2 N! y! N% D8 ]
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？ / p2 W! C# L3 \4 N5 @
: }: R* u) ]4 r7 @/ q 马里亚纳海沟的地质剖面模式图
! k9 Z: e* f% z% s( o 把铁球丢下去多久能沉底？: a# V% H6 M. S" R$ x, v y% L
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。
, w$ A: H/ M1 ` 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。 / p2 N9 W0 `! f1 L) ~: l
* U0 a" p" W2 ~( _7 O1 {: Q 海水密度和温度（纬度）的关系密切 ! [, z: g5 P- w$ n
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。
" \/ P/ [/ s6 l; L 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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; G& {+ o3 N! z9 e R 马里亚纳海沟附近海洋深度情况示意图 , }" u! \" Q' g% W( p3 e4 W
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。
4 a8 `4 B% f! I6 i) X R$ \ 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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- m/ ^. s! K% Y; ^ k 铁球的密度总是大于海水密度的
) i2 f. W: j/ A1 \& \% M 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。
% U5 u; u6 H; g0 N* w! @ 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。 " q* c8 s5 r; Y. a
( U( k! T0 F& I7 O% b 位于马里亚纳海沟海拔最低处的一根原木
; ]9 A# r9 E/ ^6 _0 l 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。
x; a, O% [+ g 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？ . @0 g4 B! }5 K, D% I# l
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压扁的铁球的构想图
7 T& I- } r( g6 U) L 铁球会不会被“压扁”呢？
$ }. t" G3 @, k 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？
" ]. F1 P3 P& @& E' t: L 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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. ]9 S# d" j# Y D8 y3 G 铁球或许仅有一点变形 U5 E% r/ \9 L9 I- Q4 K" z
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。
# E3 m1 m$ T9 M* A* x1 T L1 d 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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* m0 ~7 s5 F- w8 S w' k 海中断崖是潜艇最大的威胁 . I& z P: z: |; t& J# i9 B: O$ A4 N& O
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。
/ a, s0 g2 f4 I/ Y+ i3 P2 I 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。 ' ~& }' q# v# x" I# R
5 o+ e2 A v6 z9 M) ] 人类只探索了5%的海洋 / F0 r1 T, a' D3 S3 j% D4 P- R
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。 8 z$ ?# r2 {/ j$ o
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”。 " h: T. D. U3 g3 V
5 w2 w( N/ E3 ^7 ]& o 长满藤壶的塑料瓶 6 ^# i& s2 W( Y# S. C
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？
! |6 Q2 Y1 u5 ^4 M: C 塑料垃圾已经抵达海洋深处
) ^& U9 x$ I6 e+ U; ]: R 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。
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我国科研团队在采样点处检出大量微塑料 3 U. T r$ x( g, s/ j, D
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。
, @7 C1 g; j9 k; s! Q& G d 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 1 o/ I \0 k, G* I9 N1 ]" ?
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。 1 E6 a1 S% ]* C p- c. 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。
" `) O$ ^+ O" N! C 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。
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海沟号深潜器拍摄到的塑料垃圾 ) J( r6 ^" i, M# r( M( }4 C) O
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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