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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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- {2 H! ]9 D8 u: [# p% f9 V 比萨斜塔实验用到了两个重量不同的铁球 2 k* A& N! l: n9 s
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。
$ q6 s7 G: s2 Z5 Y5 `% _) D 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。 2 @ R* O# f+ r1 _1 U3 m( ~
w9 |& X4 f. g0 {" [ “肩负重任”的铁球
) G+ n6 j m3 `0 X/ O. o; j 神秘的马里亚纳海沟
" I5 }7 } p/ o 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。
+ w/ f4 N" Q) y7 f: p 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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$ p" H" w; u& R! R) \0 Q 马里亚纳海沟可以说是地球的“第四极”
. w9 @3 C( @5 \4 r# 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。
. e. ^$ Q7 \& E% U" t 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。 % W* W- p+ M; L9 y, Q4 ]1 b
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马里亚纳海沟的地形示意图 3 G. g" @% I& e- i5 L
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。
: x, I5 f8 t. ^0 K8 g 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
" s7 M" S$ Q/ k7 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？ 4 `1 J- b+ i) i* U1 ]1 W3 o
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马里亚纳海沟的地质剖面模式图 * \6 w& F0 m; ?
把铁球丢下去多久能沉底？% H6 h0 y3 k- S3 `7 U
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。
. i# v5 v" S# W! `! [ 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。 ; V9 P) S: w( I
; \! |. m* z4 l! ] 海水密度和温度（纬度）的关系密切
( k9 g3 f3 M3 ~7 s# u2 ] 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 g& x; [% Z7 l7 D# J
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 - |! h. H) O$ i. z& A& J+ W
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。 . l; k5 s8 j# f; w, B! S
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
# R7 a! `6 O, m" ]( _ S& B 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。 " y' s1 h. z$ {1 t6 {; G* U$ k/ A" Z3 y. 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。 9 j; q" T. \9 |
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位于马里亚纳海沟海拔最低处的一根原木 7 z I* D7 ^6 r+ T- O% u: K: h
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。 . A* I; E* |* k* C# k# 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？
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压扁的铁球的构想图
( S: z' V1 W* I6 o% Y3 a 铁球会不会被“压扁”呢？
6 z1 p4 }, H* N: H2 O" s- e3 M* n6 | 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？
7 Z" ^& p+ ?9 O9 j0 w# 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。
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铁球或许仅有一点变形
) a8 \, @6 O, G4 C( E1 ]' t 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。
`' U7 K) y3 }+ u0 Y6 _ 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。 $ k3 _+ K* ]. S. `
* O, b) g0 v" |# v) p' U6 p7 N 海中断崖是潜艇最大的威胁 " P- w+ k: I- D3 K
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。 & M& F3 g/ B- d* a/ Z. N% l' ?
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。
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人类只探索了5%的海洋
( S3 {% d% {6 K/ g5 q8 n 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。
9 R p9 M9 h# Y/ x5 G 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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( J) \2 C. a& x9 X 长满藤壶的塑料瓶
6 l1 s! |- @$ d) R, w' {" w& a. Q! R2 R1 L7 U 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？
2 J( ?* c9 v% k4 \! z' @2 g7 S 塑料垃圾已经抵达海洋深处( K2 E0 _! J6 Q
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。 : v$ K( G+ W7 _1 m3 k9 z* h& l
2 w, H0 a, w' ^5 Z( Z7 [! h5 | 我国科研团队在采样点处检出大量微塑料
# x% `5 q3 i, h" @ 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。 D# K% t2 F& z1 [
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。
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- V3 w; f, Y3 f 探测器在马里纳亚海沟拍摄到的鱼类
: M2 f- M/ y2 w. v+ J 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。 + I8 T( ~- m# V( O2 Z8 }' _ k
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。 : ]0 o1 O% w; q$ Z" H' r" T4 x$ T9 [
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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4 a; \2 v8 ^) \% }3 f4 t9 ?7 v 海沟号深潜器拍摄到的塑料垃圾
' y0 C- R2 a& \ `& E& 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。 ` T) m. @' R3 M
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