马里亚纳海沟位于承平洋西部,是人类今朝已知海洋的最深处,也是地球的最低点,最深的处所约为11公里,就算把珠穆朗玛峰放进去想要露头,至少还得加个2154米高的华山。
因为地球71%的面积被海水笼盖,我们对海洋深处的宿世界并不是很领会,是以或许在地球上还有比马里亚纳海沟更深的处所,我们不得而知。
马里亚纳海沟的形当作是因为板块碰撞造当作的,因为欧亚板块要厚于承平洋板块,且承平洋板块的位置也很是低。
当发生碰撞的时辰,造当作了承平洋板块标的目的下俯冲,欧亚板块高高隆起,就培养了今朝已知最深的海沟。
日本本土就处在两个板块的碰撞带上,所以经常性的震一震也算正常。我们知道水的密度要高于空气的密度,2米深的泅水池就能让我们感受到和地面空气纷歧样的压力。
海沟深度达到了11公里,那么此处的水的压力是否会让海水的密度上升到使一块砖头都无法下沉的境界?若是不是,那么砖头下沉需要多长时候?砖头会被海底的高压压碎吗?
砖头能不克不及下沉到海沟底部,只取决于海水的密度,若是跟着深度的增添海水的密度一向是低于砖头的密度,那么砖头下沉到海沟底部只是时候的问题,反之砖头就会悬浮在海洋的某个位置。
糊口中水固然流动性、可塑性很是好,这申明液态水分子的自由度很是高,可是水这种物质并不是我们想象的那么轻易压缩。
当压力升高1个尺度大气压(1.013x10^5pa)水的密度会上升0.0046%,这个上升的幅度很是小,水深每增添10米,就会上升一个大气压。
所以马里亚纳海沟最底部的大气压半斤八两于1100个大气压,那么水的密度就会增添大约5%,正常大气压下水的密度为1000千克/立方米.
那么11公里深的水密度为1050千克/立方米,海水因为各类矿物质盐分、杂质的原因密度会大一些,但也不跨越1080千克/立方米。
而一块通俗的砖头的密度为1800千克/立方米,很较着要高于海沟深处的海水密度,是以砖头是可以沉入海底的。
那么多深的水因为密度的增添会使得砖头无法下沉呢?这个其实也很好计较,只要让海水的密度高于砖头就行,以海水密度达到2000千克/立方米为例,这个深度大约为217.4公里。
那么砖头多长时候可以或许下降到11公里深的海沟呢?
砖头鄙人降的过程中会受到三种力的感化,别离为自身的重力(mg),海水所带来的浮力(ρgV),以及海水的阻力(1/2CρSv^2)。
上文说了海水的密度跟着深度的增添并不会转变的太多,我们可以认为其就是一个定值。那么跟着砖头的下降独一转变的量就是砖头所受到的阻力。
当阻力大到与砖头所受到标的目的下的合力(重力减去浮力)相等的时辰,这个时辰的砖头就达到了下降时的最高速度,也被称为终端速度。
例如跳伞活动员,在飞机上跳下的时辰,一起头会在重力的感化下加快,但因为速度的增添最终也会因为空气阻力的增大,达到一个终端速度。
这个终端速度还跟物体下落时侯的受风面积有关,例如采用俯伏状自由落体的活动员,最终的终端速度大约为55m/s,3秒钟就能达到终端速度的50%,8秒达到90%,15秒达到99%。
采用头部朝下俯冲的体例自由落体,终端速度可以达到270m/s,甚至是325m/s。所以姿势很主要,可是达到终端速度只是整个自由落体环节的一小部门时候。
是以我们为了计较简单些,只需算出砖块达到终端速度今后,下降到海底的时候。在抱负状况下,若是砖头以立起来最小的那一面一向下落,终端速度为2.73米/秒,下降到海底需要67分钟的时候。
若是砖块以平面,最大面的那一块一向往下落,终端速度只有1.28米/秒,沉入到海底需要2.4小时。若是考虑到海水的流动,砖块的不不变之类的问题,那就没法子算了。
砖头在海底会不会被高压压碎呢?
通俗砖头的耐压最大30牛/平方毫米,30牛约等于3.061千克,也就是砖头上每平方毫米可以承受3061克的重物。
一个大气压为0.1牛/平方毫米,1100个大气压为110牛/平方毫米,也就是说在海沟底部每平方毫米上就近似于放一个112千克的重物,这样算来远远跨越了砖头的抗压强度。
不外我看了大师都说砖头在海底是各个偏向城市受力,受力是平衡的,可是我感觉这么大的力就算是受力平衡,也会粉碎砖的布局不变性,是以这不是砖头不会被压碎的原因。
不外砖头这玩意它渗水啊,就会导致表里压强一致,这就跟我们在海沟底部发现的生物一样,它们为何能抗住这么大的压力。
并不是因为整体的受力平均,而是因为海沟底部的鱼类没有坚硬的皮肤,而是有着简单的一层薄膜,这层薄膜可以使得鱼身体表里的压强一样,所以鱼才能保存。
这跟砖头的事理一样,砖头不会被压坏,并不是因为周围都受同样的力,而是因为它渗水。
有人又会问了那为何海底的石头可以无缺的存在,它不渗水啊,只能说仍是压强不敷,只要压力足够大,不管是否四周都受力,任何物体城市被压当作球形,最后压力甚至可以粉碎分子和原子的布局。
想一下宇宙中的天体,在庞大的重力下呈现出了流体静力学均衡,也就是天体都是球体,重力足够大的天体就会变为依靠电子简并压支撑的天体,例如白矮星。甚至是中子简并压的中子星,最后变为是不知何物的黑洞。







