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, H1 `4 Y- T. S% z0 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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( ~4 Y3 C8 T0 o+ f5 Z$ K/ {! c$ A& R 比萨斜塔实验用到了两个重量不同的铁球
4 y" D1 H- {& N% y 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。 ! X$ F9 L$ T0 F8 ]) q6 ^
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 * k9 }+ F3 j; F4 O4 A
神秘的马里亚纳海沟
! o5 `; P4 u$ [. d- d6 Y, v# Q$ N 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。
' L# n0 w+ R& C5 Z, ], d& G 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。
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E9 t L7 {6 y( R% I8 G- ? 马里亚纳海沟可以说是地球的“第四极” + E% U5 o X; q: D6 Y, J
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。
. M7 ^, @7 Y* p! B( r6 I$ s c 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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+ O: d( ^) k& B8 V0 H, P) d# g 马里亚纳海沟的地形示意图 # a- b. `" v' ^
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。 , S9 k& I) V+ q- Q$ M& t4 {" U
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。 4 H, r( C3 r9 \* U, M
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2014年发现的马里亚纳海沟狮子鱼
; E6 Z6 J( B( a! p& j, z 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？ 5 ^. k. F" C4 j" ^; E
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马里亚纳海沟的地质剖面模式图 ) v5 F. T# H% G/ H
把铁球丢下去多久能沉底？
; m" w6 @/ o# j& f3 i' w 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。
! ]# G9 j& n! c3 t* q7 I8 r( T8 i/ g! ] 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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海水密度和温度（纬度）的关系密切
$ n! [' T3 i3 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。
4 a& Q9 b2 {& a; Y9 F3 { 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。 ! x. m( e7 c! e0 H) _. M5 x* N5 B2 L
: r8 O9 [$ i: t, H5 _ 马里亚纳海沟附近海洋深度情况示意图
_/ a' m8 d! {; G2 X2 R5 Q 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。
g! G! D# ]) h 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。 , a. S9 P+ m* ?& }9 l3 K
! E1 {. C0 f7 u$ D! m! L 铁球的密度总是大于海水密度的 $ L/ i7 P# D$ z( b; d1 e9 h; s/ Y
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。
: P% j- }8 T3 ^9 I 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。
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4 L# D5 H F( y @' { 位于马里亚纳海沟海拔最低处的一根原木
' @" U( D( w s8 w y% @! 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。 0 O* x, @' i0 W! [+ M7 _
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？
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F% ]3 n7 K2 t# a2 { 压扁的铁球的构想图 6 T2 A3 l$ r: s& R* \
铁球会不会被“压扁”呢？
7 ?& ] e5 D" w3 F$ S; X 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？
/ o. ]( V7 `. r( T) ^' X 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。 1 R7 F4 E3 d. y) ?1 T" v8 [7 f
$ i+ \3 N3 A) W$ ? 铁球或许仅有一点变形
3 z) Y! l4 N1 [4 s! F1 X7 I 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。 2 Z* j& ^, Y% a& n. A
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
0 R5 w3 B+ j$ A8 T' m6 j9 b 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。
* Q; s+ ?; |" I4 g 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。 ( A4 y# D: l! ^6 |
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人类只探索了5%的海洋
4 x# b. d: i* K: ?( Y 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。 5 A3 O J. A8 G7 k; T
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”。 * M! h8 l" N9 t8 u, I( s/ q' R
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长满藤壶的塑料瓶
" G6 N! c; a: P9 {7 l$ t 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？
* ~. E: k6 [3 a% j 塑料垃圾已经抵达海洋深处" C9 S1 s6 K# J) e9 ^. u
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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9 m8 }$ O0 ~1 V3 o8 l. p: }2 c# u 我国科研团队在采样点处检出大量微塑料
$ ]- t0 G- w( `1 D5 x; h% a 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。 9 l7 l. E w+ b8 h2 f
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。 3 x% \" ?) x# D9 e
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探测器在马里纳亚海沟拍摄到的鱼类
+ `% Q' o- N0 T' Z- \: m 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 k. n+ u) S& J) d) ?! H& _6 L 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。 $ ^( O1 N5 b& F
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 2 L9 g3 E; E8 n/ o5 C! D
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。 7 U \; r( @4 M+ m' Z+ M: u
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