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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。
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比萨斜塔实验用到了两个重量不同的铁球
3 [# J+ b" {% S# ~6 T9 k, ]6 r 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。 7 O! C$ T! }; N- A; Q, S" l& m
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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“肩负重任”的铁球 * V1 f1 b- s$ W4 \. X$ ^, b
神秘的马里亚纳海沟
$ F3 m+ d2 F7 [7 T" N, _, e( g# P 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。
% ]# P/ V# t( Y' h1 v! a 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。 , i; N# Q/ o2 K' E0 v; w& Y" }
# w5 t/ Q- ]# T2 A: X: Z2 w 马里亚纳海沟可以说是地球的“第四极” j* s- K0 S( L" t1 d
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。 ) [: _1 T- L- Q$ j
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。 . b/ f( e0 r! U; H3 Y) [
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马里亚纳海沟的地形示意图 5 i: }1 A# ?# @) Y& u; G
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。 ; N' m( [5 I7 w" t+ X9 v( w7 w7 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。
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2014年发现的马里亚纳海沟狮子鱼
- A4 L; g0 a8 w8 W. G 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？ . x' y5 @$ k1 `) R/ T1 w4 D4 K
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马里亚纳海沟的地质剖面模式图
7 a6 R' {# C# @% v! @* E 把铁球丢下去多久能沉底？/ T2 G- \' U$ U* x
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。 8 m- p: a m8 n6 h
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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9 t8 r1 I" U, y 海水密度和温度（纬度）的关系密切 ' x* `5 i* p' w. T! I
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。
8 M; ?7 Y% A) w' o6 B+ a 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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马里亚纳海沟附近海洋深度情况示意图 * |2 y) ~1 f+ @# }6 t: K
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。 0 ?2 R1 R' r2 M& g# `7 _) G
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 ! X9 s4 J! o7 T3 o
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。 2 U, \9 g" u; @: q1 m; n# L4 S
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。 1 P8 W# J: g/ U. k4 {$ B
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位于马里亚纳海沟海拔最低处的一根原木
3 C2 z% T7 l1 P G: u 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。
8 k3 j- y- R$ p6 l 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？ : q2 @& ~8 H1 [9 ?5 S
$ U; {& q q3 _9 h 压扁的铁球的构想图
) r6 R, K( Q. |4 [; X5 s 铁球会不会被“压扁”呢？
4 S% c+ e8 q N: b: u3 s 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？
/ c. n/ w7 G1 y, L2 P! l: u 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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/ j3 W# c, t' C1 \ 铁球或许仅有一点变形 ; `5 K9 f# I/ C7 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。 0 d8 N% z; \- R6 i) f* m+ B X
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
4 m. O1 h& H( m$ C9 a6 S8 @ 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。 6 w7 w# Z7 Y- v0 s `& F+ t
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。 - }0 |' c7 f3 M1 Q6 C; F! b
5 e! r4 }; y0 W- i 人类只探索了5%的海洋 , }+ |1 L9 {! {7 A7 C
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。
. k; \2 ]) g& d- R& Z- W# x 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”。
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( W: W6 B& ]# b% F4 } 长满藤壶的塑料瓶 x0 F4 a; U }) t) g) q
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？ : @, r6 a0 Y" X0 f
塑料垃圾已经抵达海洋深处( f) Y: T2 V2 W
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。 & W5 Q/ k) `; B
; @/ o. u; z! n6 g 我国科研团队在采样点处检出大量微塑料 6 h. z; z% Y2 }( f" g
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。
8 R: Q2 [6 O5 \. s9 M# ~ j. 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。 ' I2 @% E, {( X6 s: ]+ R
; S; ~* e1 U! h5 ]. ~% J: O 探测器在马里纳亚海沟拍摄到的鱼类 2 v2 j V- I" E& w, i
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。 8 O. u' f2 f- ]5 Z# R1 W+ W
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。 / X! h4 h9 N! _6 R" O
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。 - q! t/ B, v+ y' b6 a( o
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海沟号深潜器拍摄到的塑料垃圾 V) D& {+ I9 A% S+ J2 C8 D) T
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。 5 M" C0 Q3 C! C8 U. ~
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