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是否會被壓扁,關鍵在于壓力的平衡
壓扁就是讓物體產(chǎn)生形變,使其占據(jù)的空間范圍更小。金屬的強度通常比較大,雖然不容易產(chǎn)生形變,但在高壓之下都不是事。像液體和固體這類物質,與氣體不同,雖然能夠產(chǎn)生形變,卻很難被壓縮。
在海水中,能夠被壓扁的金屬物通常是空心的或處于封閉狀態(tài),比如潛水艇、未開封的可樂瓶,因為這樣才能產(chǎn)生壓力差。我國的蛟龍?zhí)栞d人潛水器就曾下潛至7千米的深海,即使艙體的強度極高,也出現(xiàn)了輕微的形變。由于艙內(nèi)要載人,壓力與地面差不多,這樣一來,潛水艇內(nèi)外的壓力差就很大了。
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2022-6-18 18:15 上傳
也就是說,要想將物體壓扁,外部壓力必須要比內(nèi)部壓力大才行。同理,如果內(nèi)部壓力比外部壓力大,就會出現(xiàn)膨脹甚至爆炸。為什么空的易拉罐更容易用手捏扁,而裝滿可樂的易拉罐卻不容易,就是這個道理。
如果是實心的金屬物,或者處于開放狀態(tài)的金屬物,即使下沉到世界上最深的海底,也不會發(fā)生明顯的形變。人類在海洋已經(jīng)橫行了幾百年,深海中也有許多沉船,比如泰坦尼克號的殘骸就位于水下3750米處的海底。但這些沉船內(nèi)部由于充滿了海水,整體的框架結構并沒有在巨大的海水壓力下發(fā)生形變。
如下圖所示,海底沉船還保持著原有的模樣。
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深海及深海魚類
深海中的水壓確實非常高,海洋深度每增加10米,壓強就要增加一個大氣壓。而在同一深度,各個方向上的壓強是相同的。
大氣壓究竟有多強,相信很多上過初中的人都知道,生活中有很多利用大氣壓的例子。一個標準大氣壓的壓強相當于10.339米高的水柱或76厘米的汞柱所產(chǎn)生的壓強。
三分陸地七分海,地球上有4大洋:太平洋、印度洋、大西洋、北冰洋,平均深3800米,其中最深的地方位于菲律賓附近的馬里亞納海溝,深達11000米,那里的水壓是標準大氣壓的1100倍。深海,國際上的定義是海面200米以下的海洋區(qū)域。在深海中,除了水壓高、鹽度高,溫度普遍比較低,并且一片漆黑。
隨著水深的增加,究竟會發(fā)生什么?
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近些年來,隨著深海探測技術的成熟,科學家對深海有了更深入的認識。在以往的認知中,海洋生物會隨著水深的增加而逐漸減少?,F(xiàn)在科學家們發(fā)現(xiàn),這并不是絕對的,在某些特定環(huán)境下,情況也會出現(xiàn)反常,比如深海熱泉附近生活的生物數(shù)量就非常豐富。生物的生存能力遠比我們想象的還要強大。
目前已知生活在海洋最深處的動物是短腳雙眼鉤蝦,科研人員在馬里亞納海溝底部發(fā)現(xiàn)了它的蹤跡。
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上圖就是短腳雙眼鉤蝦。
海洋中最典型的生物就是魚類了。目前,科學家們已經(jīng)在8千米的深海處發(fā)現(xiàn)了魚類。深海中的魚類體型比較小,卻長著超大比例的的眼睛,甚至還擁有“照明設備”。不過有些魚類的眼睛也出現(xiàn)了退化。一些魚類的部分身體還呈現(xiàn)出半透明狀態(tài),長得也很隨意,初次看見它們那奇怪的形態(tài),仿佛發(fā)現(xiàn)了外星生命。
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上圖為深海中的怪魚,看起來是不是很奇異?
深海中生活的生物除了魚類,還有烏賊、章魚和蝦等無脊椎動物,以及大量的浮游生物和微生物。
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為什么深海魚類沒事?
在無裝備的情況下,人類的潛水極限通常是100米左右,這已經(jīng)是人類在生理上能夠承受的極限水深了。如果壓力過高,身體將會承受不了。特別是肺部受到壓迫,將會使人呼吸困難,最終窒息死亡。
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除了高壓,人類也很難適應低壓環(huán)境。到4000多米的青藏高原,許多人就會出現(xiàn)身體不適,那里的空氣比較稀薄,含氧量比較低,容易造成缺氧。此外,氣壓比較低也是使人體產(chǎn)生不適的重要原因。人類不能在太空中生存,其中一個原因就是太空是真空,沒有氣壓。
這些深海生物并沒有鋼鐵之軀,它們之所以能夠生活在水壓這么高的環(huán)境下,就是因為這些生物體內(nèi)的壓力與外界的海水壓力相當,不存在較大的壓力差,所以身體不會被壓扁,能夠生存下來。
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上圖就是身體柔軟而透明的深海動物,體內(nèi)含水量高。
長期生活在這樣的深海中,這些深海魚類的生理特征在某些方面已經(jīng)與淺海魚類有很大不同。
在幾千米的深海中,那些魚類的身體很柔軟,它們體內(nèi)有大量的體液。而這些體液的主要成分是水,由于水很難壓縮,再加上特殊的細胞及組織結構,這才使得這些生物能夠對抗深海中的壓力。此外,柔軟的身體結構讓它們在高壓海水的擠壓下依然能夠保持身體不受損傷。深海中的魚類不像淺海中的魚類那樣擁有很大的魚膘,有些魚類甚至沒有魚膘。體內(nèi)的氣體含量少,同樣能減小壓力差,使身體與海水能夠盡量保持壓力平衡。
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自然界中的許生物由于長期生存在特定壓強的環(huán)境下,身體結構已經(jīng)適應了,如果壓力過高或者過低都會出現(xiàn)不適,甚至死亡。如果將深海魚類放至淺海,雖然身體不會發(fā)生爆炸,但它們也會因為體液壓力過高而死亡。
自然界中也有一些潛水能手,比如抹香鯨,它們既可以生活在海面,又可以潛入上千米的深海。鯨魚是靠肺部呼吸的哺乳動物,在下潛之前需要在海面吸入大量的空氣,之所以能夠抵抗深海中的高壓,主要是因為身體的結構比較強,肺部能夠承受較大的壓迫。
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