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【马里亚纳海沟|把一块砖扔进马里亚纳海沟，多久到海底？砖头会不会被压碎？】

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马里亚纳海沟位于西太平洋 ， 是已知最深的海洋 ， 也是地球的最低点 。 最深的地方大概11公里 。 就算把珠穆朗玛峰放进去露头 ， 至少也得加一座2154米的华山 。 由于地球71%的面积被海水覆盖 ， 我们对海洋深处的世界了解不多 ， 所以地球上可能有比马里亚纳海沟更深的地方 ， 我们并不知道 。
马里亚纳海沟是因为板块碰撞形成的 ， 因为欧亚板块比太平洋板块厚 ， 太平洋板块也很低 。 当碰撞发生时 ， 太平洋板块向下俯冲 ， 欧亚板块升高 ， 从而形成目前已知最深的海沟 。

日本位于两个板块的碰撞带 ， 所以地震频繁是正常的 。 我们知道水的密度比空气的密度高 。 2米深的游泳池能让我们感受到不同于地面空气的压力 。
当海沟深度达到11公里时 ， 这里的水压会不会使海水密度上升到一块砖都沉不下去的地步？如果没有 ， 砖块下沉需要多长时间？砖块会被海底的高压压碎吗？

砖块能否沉到沟底 ， 只取决于海水的密度 。 如果海水的密度随着深度的增加总是低于砖块的密度 ， 砖块沉入海沟底部只是时间问题 ， 否则砖块会漂浮在海洋的某个地方 。 虽然水在生活中的流动性和可塑性很好 ， 说明液态水分子的自由度很高 ， 但是水并没有我们想象的那么容易压缩 。
当压力上升一个标准大气压(1.013x10^5pa)时 ， 水的密度将增加0.0046% ， 这是非常小的 。 水深每增加10m ， 就会增加一个大气压 。 所以马里亚纳海沟底部的大气压相当于1100大气压 ， 所以水的密度会增加5%左右 ， 正常大气压下水的密度为1000 kg/m3 。 那么11 km深度的水密度为1050 kg/m3 ， 海水由于各种矿物质、盐类、杂质等原因密度会更高 ， 但不会超过1080 kg/m3 。

一块普通的砖的密度是1800 kg/m3 ， 明显高于深沟里海水的密度 ， 所以砖可以沉到海底 。 那么多深水会不会因为密度增加而防止砖块下沉？这个其实很好算 ， 只要海水的密度比砖块高就行 。 海水密度取2000 kg/m3 ， 深度约217.4 km 。
砖块在下降过程中会受到自身重力(mg)、海水带来的浮力(ρgV)和海水的阻力(1/2c ρ SV 2)三种力的影响 。 如上所述 ， 海水的密度不会随着深度的增加而发生很大变化 ， 可以认为是一个固定值 。 那么随着砖的衰落唯一的变化就是砖的阻力 。

当阻力等于砖块所受的向下合力(重力减去浮力)时 ， 砖块下降时达到最高速度 ， 也称为极限速度 。 比如跳伞运动员跳下飞机 ， 一开始会在重力的作用下加速 ， 但随着速度的增加 ， 由于空气阻力的增加 ， 最终会达到一个终端速度 。
这个终端速度也和物体下落时受风影响的面积有关 。 比如自由落体的运动员 ， 最后的终点速度约为55m/s ， 3秒钟可以达到终点速度的50% ， 8秒钟可以达到90% ， 15秒钟可以达到99% 。

头下式跳水 ， 极限速度可以达到270米/秒甚至325米/秒 ， 所以姿势很重要 ， 但达到极限速度只是整个自由落体的一小部分 。 所以为了使计算更简单 ， 我们只需要计算砖块达到终端速度后下降到海底的时间 。 理想状态下 ， 如果砖块以最小侧边一路下落 ， 终点速度为2.73米/秒 ， 下降到海底需要67分钟 。
砖平的话 ， 面最大的块体会全程下落 ， 终端速度只有1.28 m/s ， 沉入海底需要2.4小时 。 如果考虑到海水的流动 ， 砖块的不稳定性等等 ， 就忘不了 。

普通砖的最大耐受电压为30 N/mm2 ， 约为3.061 kg ， 即砖每mm2能承受3061克重量 。 一个大气压是0.1 N/mm2 ， 1100个大气压是110 N/mm2 ， 也就是说类似于在沟底放一个112kg/mm2的重物 ， 远远超过砖的抗压强度 。
但是我看了大家说砖在海底会受到四面八方的应力 ， 应力是平衡的 ， 但是我觉得即使应力平衡 ， 砖的结构稳定性也会被破坏 ， 所以这不是砖不会被压碎的原因 。 但砖块渗水时 ， 内外压力是一致的 ， 就像我们在沟底发现的生物一样 。 为什么他们能顶住这么大的压力？分页标题#e#

不是因为整体受力均匀 ， 而是因为沟底的鱼有一层简单的膜而不是坚硬的表皮 ， 可以使鱼体内外的压力相同 ， 让鱼得以存活 。

这和砖头是一个道理 。 砖块不能被压碎 ， 不是因为它们都受到同样的力 ， 而是因为它们会渗过水 。 有人会问为什么海底的石头能完好的存在 。 它不渗水 。 只能说压力不够 。 只要压力足够大 ， 不管周围有没有力 ， 任何物体都会被压成一个球体 。 最后 ， 压力甚至可以破坏分子和原子的结构 。

来源：(科学异事录)

【】网址：/a/2021/0224/kd735997.html

标题：马里亚纳海沟|把一块砖扔进马里亚纳海沟，多久到海底？砖头会不会被压碎？