把一块砖头扔进马里亚纳海沟,需要多久沉底

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在这个星球上,存在着一个神秘莫测的黑暗世界——马里亚纳海沟。

这片深不可测的海域隐藏在西太平洋,海底最深处竟达到约11公里,比世界最高峰珠穆朗玛的高度还要深多米。

海沟强大的水压可以轻松撕碎潜艇,即使是最先进的探测仪器,也只能触及这片海域的边缘,海沟内部的奥秘,至今仍然是个谜。

那么如果我们将一块普通的砖头扔入这片汪洋,会发生什么呢?它会如常沉入海底,还是会被海水压碎呢?

一、一块砖头扔进海沟,是否会沉底?

一块普通的砖头,如果扔进平静的淡水湖泊,它会慢慢下沉,最终静静地躺在湖底。

但是,如果把同样的砖头扔进地球上最深的马里亚纳海沟,又会发生什么呢?这是一个非常有趣的思考实验。

马里亚纳海沟位于太平洋西部,这里的平均水深超过米,最深处达到米,比珠穆朗玛峰的高度还要深多米。

在如此高压的环境下,海水的密度会比正常情况下高出5%左右,可达到千克/立方米。

相比之下,砖头的密度约为千克/立方米,所以理论上砖头应该能够沉到海沟底部。

一旦砖头进入海域,就会开始不断下沉,随着逐渐深入海沟,四周的光线会变得越来越暗淡。

最初,阳光透过海面,形成波光粼粼的海底景象,但随着下潜,阳光被层层吸收,海水的颜色也逐渐加深。

当砖头来到米深时,周围已近乎全黑,若有海洋生物路过,也只能依稀看见砖块的模糊轮廓。

此时水压强大,使砖块表面开始出现裂痕,碎屑在黑暗中飘散开来,最后沉入更深处,好在砖块的内部结构仍保持完整,它依然在坚定地向下移去。

与此同时,随着深度的增加,温度也在不断降低,从表层温暖的海水到仅有几度的低温环境。

寒冷开始渗入砖块内部,它的表面被一层薄冰覆盖,然而结构毕竟坚固,砖块的下坠速度还在持续加快,就像一颗坠落的陨石,划过漫漫长夜。

也许偶尔会有海底生物被坠落时产生的巨大噪音惊扰,它们不明所以地四处逃窜,躲避这突如其来的入侵者。

这颗砖块就这样一路下行,在黑暗与寂静中见证海底世界的辽阔与神秘。

经过一段时间的高速下落后,砖头终于重重地撞上海底,溅起一片烟尘。

尽管我们无法亲眼见证砖块的旅程,但通过计算和模拟,可以合理推断砖块是否能够抵达海沟底部。

这块小小的砖头,需要多长时间才能完成这次海底之旅?

二、这块砖头多久能沉到海底?

我们来看看这块砖头本身的情况,作为一种建筑材料,砖头的密度通常在1.8-2.6克/立方厘米之间,相比之下,海水的密度仅为1.02-1.03克/立方厘米。

按照传统认知,砖头的高密度应该使它快速下沉,然而,密度并不是决定砖头下沉速度的唯一因素。

根据阿基米德原理,当物体处于流体中时,受到的浮力取决于物体所排置流体的重量。

换句话说,是砖头在水中实际排出的容积,而不是其自身的质量,决定了它所受到的浮力,这就意味着,相同质量的砖头,如果体积不同,其在水中下沉的速度也会有所差异。

另外我们要考虑砖头本身的形状特征,与球形或流线型的物体不同,长方形的砖头会受到较大的水流阻力。

这是因为,与流线型物体相比,砖头更容易在水流中产生湍流和漩涡,增加了它在下落过程中的“迎风面”。

根据阻力公式,速度倍增,阻力就会成正比地增加,这样一来,砖头形状造成的额外阻力就会拖慢它的下沉速度。

当然我们还需注意马里亚纳海沟复杂的环境对砖头下落的影响,1米的高压使这里的海水极度寒冷,也产生了异常强劲的深海洋流。

这些深海洋流对砖头产生的水动力阻力,可能远高于普通海域,因此,尽管砖头密度高,形状稍显笨拙,但真正左右它下落速度的,是马里亚纳海沟极端环境的深海洋流。

为了计算砖头的大致下落时间,我们先要估算它的终端速度,也就是在稳定下落过程中的最大速度。

假设砖头保持最小的迎风面朝下,其投影面积约为平方毫米,取典型的阻力系数0.47,通过相关公式计算,砖头的终端速度约为2.73米/秒。

有了这一速度数值,我们可以估算砖头从11公里高处坠落到达海底约需67分钟,这已经是一个很长的时间了。

在如此漫长的过程中,极高的水压是否会将砖头压碎?砖头的结构是否能承受住大自然的考验?

三、砖头会在海底被压碎吗?

海洋对深处的压强,我们都非常清楚,每下潜10米,压强就会增加1个大气压,马里亚纳海沟的最深处达到了约1米的深度,这里的压强高达大约倍大气压。

如果用我们更容易理解的单位来计算,1个大气压约相当于每平方厘米受到1千克的压力,那么在马里亚纳海沟最深处,每平方厘米需要承受约千克,也就是1.1吨的压力。

对一块普通的红砖来说,其承压能力远远不够。

一块标准砖的抗压强度大约只有每平方厘米30公斤,按理说,这块砖在还未坠入海底时就应该被四面八方的巨压压毁。

然而,这里存在一个我们在做推算时经常会忽略的条件——那就是流体压强的均衡性。

在海水这种流体中,作用在砖块上的压强并不仅仅来自单一方向,而是来自各个方向。

从理论上来说,这些不同方向的压强会相互抵消,最终达到平衡,这有点像把砖块放在一个完全封闭的容器里,容器内外的压强均衡,不会对容器内的物体产生破坏。

实际上,在这样的流体压强环境下,砖块内部的分子和原子也会发生微小的位移,从而使砖块向内略微收缩,但不会导致破裂,这种均衡的流体压强条件,也使得砖块能够安然抵达海底。

此外,砖块本身具有渗水性,容易吸水是它的一个特性,海水可以从表面渗入砖块内部的毛细孔。

这也使得砖块内外的压强达到平衡,不会出现超过其抗压极限的应力,深海鱼类身上的薄膜层,也是遵循相同的原理来抵御海洋深处的高压环境。

当然,不同材质的抗压能力也各有不同,比如较之砖块,花岗岩的抗压强度就高出许多,可以抵御超过兆帕的压强,足以在海底完好无损,这主要是岩石内部矿物成分和结构导致的。

就算不考虑流体压强的均衡性,单就砖块的密度和抗压强度来看,它也不一定会在未抵达海底之前就碎裂。

因为它具有一定的韧性,在承受压强的同时也会发生形变,这种缓冲作用也可能避免它在下落过程中就崩解,毕竟,它的抗压极限也有一定余量。

所以尽管马里亚纳海沟的高压强度令人难以置信,但由于压强的全向均衡性,加之砖块本身的渗水性和一定的抗压余量,砖块实际上不会像我们先入为主的猜想那样,在还未抵达海底时就支离破碎,它有很大可能完好无损地抵达海底。

当然,这仅仅是出于科学探究的角度进行的思考实验,我们不应随意向海洋倾倒任何废弃物,更不应破坏海洋生态环境。

砖头是否能沉进海沟,也只是我们的一个设想,那么现实中的马里亚纳海沟深处,到底有什么呢?

四、马里亚纳海沟深处有什么?

马里亚纳海沟位于太平洋西部,是地球上已发现的最深的海沟,深度超过1万米,在这样一个黑暗寂静的世界里,潜藏着许多神秘生物。

在更深层的海底,也居住着一些体型微小的微生物,它们大多数是单细胞生物,需要使用显微镜才能看清它们的存在。

虽然周围环境恶劣,四周漆黑一片,但海水中含有一定的养分,使这些顽强的微生物得以在此繁衍生存,它们与海底热泉互生共生,在这片土壤贫瘠的环境中发挥着重要作用,

年,我国科考队在20米深的海域发现了10片珊瑚林,面积约有数十平方公里。

多彩斑斓的珊瑚在黑暗的环境中散发着荧光,犹如一个梦幻的海底花园,科学家测量发现,这些珊瑚已经生长了上百年,非常稀有。

下潜到米处,巨型六米长的章鱼出现在潜水员的眼前,这种章鱼具有发达的视觉系统,善于在黑暗中捕食,它们能够像变色龙一样通过皮肤层的色素细胞改变身体颜色,以躲避天敌。

科学家猜测这种巨型章鱼可能是某种未知的新种,需要进一步的研究。

再深的米已属深海区域,这里光线稀少,绿色植物很难进行光合作用存活。

只有少数适应黑暗的深海鱼类如皇带鱼能够在此生存,皇带鱼身型修长,能够忍受巨大的水压,它们主要捕食同类较小的鱼类,在食物链中处于顶端。

米处,有着世界最大的深海螃蟹,它们的体型巨大,平均体长可达4米,重达20公斤,是普通螃蟹的数百倍。

这种螃蟹的寿命也非常长,能够活上年之久,它们像移动的装甲车一样,缓慢爬行在幽深的海沟中。

米处,只有少数特殊的企鹅,如帝企鹅能够到达这个深度,它们修长的身体和强健的潜水能力,使它们能够捕食深海中的鱼类。

此外这里还有凶猛的王乌贼,它们具有高度的侵略性,连鲨鱼和鲸鱼都会避让它们,王乌贼曾被古人误认为海怪长达年之久,其神秘与强大令人生畏。

1米深处,有着世界最大的棱皮龟,它们的壳长可达1.5米,重达公斤,这种古老的海龟已经存在了上亿年,是深海中一种十分珍贵的生物,

米处有着龙吐珠鱼,因其胸鳍下的卵黄囊而得名,这种鱼在香港是一种美味的海鲜,深受食客欢迎。

米处,重达50吨的抹香鲸在黑暗中游弋,它们身上的香料龙涎香深受人类喜爱,在医药和香料行业中具有重要价值。

米深处,能够看到沉没的泰坦尼克号残骸,这艘豪华客轮的沉没是一个著名的海难事故,也提醒人类反思科技进步与安全问题的关系。

在米以上就开始出现狮子鱼,它们能够在极高水压的环境下存活,据说它们甚至可以在米的海底生活。

年,科考队捕获了一条体型细长的狮子鱼标本,经过DNA检测,确认它属于一个迄今未知的新种,被命名为“马里亚纳狮子鱼”。

这可能是迄今记录的在最深处被发现的鱼类,这一发现让科学家对深海中可能存在的未知生物充满了兴奋和期待。

在万米以下的更深区域,由于水压巨大,目前人类尚未进行过大规模的探索,这里充满未解之谜。

科学家认为,马里亚纳海沟的深处可能还隐藏着众多奇异的生物,它们演化出了各种适应高压和绝对黑暗的独特结构。

这些海洋生物正等待人类的发现和保护,未来的深海探索必将揭开这片最后疆域的奥秘,对地球生命的起源也有重要意义。

五、结语

海洋是人类赖以存活的重要基石,我们必须珍惜爱护。

然而,在探索海洋的过程中,我们发现了一些令人震惊和担忧的现象,这是否预示着某种更大的变化?我们又该如何在利用海洋资源的同时,不破坏这片生命的摇篮呢?欢迎大家发表自己的看法。

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