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_" P4 H+ ?2 d& l4 O 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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& K$ |" V( E, p C 比萨斜塔实验用到了两个重量不同的铁球 * v& K) n7 T7 c. W
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# s( } k0 }# 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 - h" L9 f: a$ w4 j
神秘的马里亚纳海沟
9 s: Y/ ?) `. e% G5 h- 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。 7 v' Z7 r# K/ w( S' b
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。 2 D4 [) A- w0 Z7 R6 a: `* P
( c, m4 P7 r5 {- _3 R% G 马里亚纳海沟可以说是地球的“第四极” : r* d; v, E9 b* R" [
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。 : w6 z, U# q2 e( J. @, q N; 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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2 b, Y# R3 J, I d 马里亚纳海沟的地形示意图 9 m( T! [2 J8 p! @0 n
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。
0 }% M5 p% C1 p( d" f) v 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。 ! r! }- A6 V: D1 r d
" I1 c3 F8 N, r+ k/ t 2014年发现的马里亚纳海沟狮子鱼
4 {* ^9 [4 `& v% ~6 E 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？ ' }8 V! x, I3 g. M2 O F
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马里亚纳海沟的地质剖面模式图 7 p( M$ L6 g7 Z b* ^4 x t9 v
把铁球丢下去多久能沉底？
/ ]6 @1 `% X8 V+ s 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。
$ X& A. C4 O$ V6 F' M8 W, I 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
# X. z. n% R9 Z+ n. h 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 i! Y( M6 ^1 Q, d+ k5 `
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。 $ r H6 h- Q8 k. [, n- t& Q% r
& o) N# r0 [' H! u 马里亚纳海沟附近海洋深度情况示意图
) K6 r- t2 V9 r4 k7 ?7 }7 y 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。 5 O( u4 }! E# I, v
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
6 X$ Q3 S9 ^* d- j, c# @ 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。
5 k4 z% F7 W9 g9 {6 t2 M8 O 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。 . P6 a1 T+ O& w( d
w; e: d8 ?% {+ o. ` 位于马里亚纳海沟海拔最低处的一根原木
7 b Z0 W, X4 u" G( t 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。 " U4 L2 S7 X9 s. ]7 _% L/ m5 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？
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6 }. G$ l; ?9 W* c 压扁的铁球的构想图
# y- ^0 M9 A+ ]$ h1 B6 G, ? 铁球会不会被“压扁”呢？
0 z7 `. @) D3 L" o3 X+ y5 m 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？ ) {" }- C2 M0 h/ U" E# {: ~
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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5 \* \5 L/ s6 D 铁球或许仅有一点变形 4 X+ b ^4 }0 A# r- A1 n3 {
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。 ( j" I" w6 b% {5 e2 v H) [9 L* l( {
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
3 V" H; u2 ]0 b+ L 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。 : q9 P+ y7 I, v3 z- j1 s& o- Q
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。 " M. s' P8 I2 [
, R# z) y2 E* q" o& T 人类只探索了5%的海洋
) R4 Q# _' r, G6 j& \, j 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。
. }: r K3 l2 F, l3 q 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”。 7 B& p% [: f/ s" f, V6 y
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长满藤壶的塑料瓶 , Y8 H6 k8 x3 h7 v8 h$ m
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？
# t; ^5 p3 w' x/ o, ^ 塑料垃圾已经抵达海洋深处
2 o9 e% D( D* 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。 / R7 g* A' o+ B
( B) @8 O# ^! d+ J 我国科研团队在采样点处检出大量微塑料
. K! G0 A( o( Z0 f/ C 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。
3 p* O1 {" v+ U! o, m) W& 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。 / W1 u' @2 M3 ]1 A L
* X' ^% c9 n' w 探测器在马里纳亚海沟拍摄到的鱼类 % z3 i+ [5 Q8 b; P
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。
4 _: c+ E( v6 M7 } 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。
+ f, P% O, y x5 Y! K" i" p0 B) e 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
, ~9 a E+ B0 k; w* f7 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。
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