如果一个玻璃球沉入一万米深的海底会怎样?

迄今为止,人类所探测到的海洋最深处,是位于马里亚纳海沟的斐查兹海渊,其低于海平面11034米,如果将海拔最高的珠穆朗玛峰放在这里,也会完全沉没,峰尖都不能露出海面。在海洋之中,压力将会随着深度的增加而加大

在1960年的时候,瑞士深海探险家雅克·皮卡尔与美国海军中尉多恩·沃尔什,驾驶了"的里雅斯特"号深海潜水器,实现了人类首次下潜到马里亚纳海沟底部进行科学考察。

2012年,美国好莱坞着名导演詹姆斯卡梅隆乘坐特制的潜水器潜到了马里亚纳海沟大约10800多米的地方呆了两三个小时,潜水器就被强大的压力压得开始出现故障,不得不提前结束任务浮上水面。

根据物体在水中受到的浮力公式:F浮=ρ水*g*v排,其中ρ水是水的密度,g为重力加速度,v排为物体在水中排出水的体积,当沉没时等于物体的体积。我们假设海水的密度上下是均匀的,那么对比玻璃球受到的重力:F重=m*g=ρ球*v球*g。

因此当玻璃球浸没在海水中时,由于排出的水的体积与玻璃球的体积相等,而玻璃球的密度ρ球是始终大于海水的密度ρ水的,因此玻璃球所受到的重力会一直大于所受到的浮力,玻璃球就会一直往下沉,直至到达海底。

由于是实心,在深入海底之后,由于是球形,其受到各个方向的海水压力几乎是均匀的(上、下严格意义上来说受到的压力略有差异,取绝于玻璃球的直径,但这个压力差太过微小,可以忽略不计),那么也就是说玻璃球各个方向上受到的压力基本上是平衡的。

另外,玻璃球内部分子之间也会存在一定的斥力,对外表现出对压应力,在一定程度上阻止了被压变形的趋势。在海水压力、内部压应力的共同作用下,玻璃球本身的体积会发生一定程度的缩小,可能直径会缩短个几十微米

我们在看到海底的画面时,有时会惊诧于那里还存在着一些软体动物甚至鱼类,在如此大的压力下它们为何还能生活,这主要是由于它们特殊的生理结构,使得其内部脏器所受的压力,与外部体表所受到的压力相同,也就是内外有效“连通了”,同时它们的肌肉或者骨骼的柔韧性都非常强,保障了它们具有非常强劲的抗压性能。

在这种情况下,深海鱼类或者其它软体动物如果被打捞出海面,那么由于它们体内的巨大压力,在短时间内没有有效降低,远远高于外部的气压,因此会发生明显的膨胀现象,内脏的多种器官就会因膨胀和挤压而发生损伤,这些动物短时间内就会死亡,即使给它们放在海水里也不能恢复了。


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