地球的表面约有70%都是海洋,而人类对海洋的探索范围却只有大约5%,这其中最大的原因就是深海的压强。在海洋中每深10米,海水就会增加差不多一个大气压的压强,而马里亚纳海沟深达11000米,可以想象在这里的压强有多么的可怕。
我们知道石头是会被压碎的,那么问题就来了:将一块石头扔进马里亚纳海沟,它会被海水产生的强大压力压碎吗?
在材料力学中,有一个参数叫“抗压强度”,以下列出通过实验测出的部分常见岩石的抗压强度。
为了方便讨论,我们取其中最低的值,即1000kg/cm^2,也就是说,当一块石头承受了超过1000kg/cm^2的压力的时候,它就可能被压碎。
相关数据显示,当海水深度为10000米的时候,就会产生大约1000kg/cm^2的压力,那么马里亚纳海沟的深度约为11000米,这是不是就可以说明,在这里石头就会被压碎呢?
然而事实并不是这样的。
抗压强度的定义分为三种情况,即单向受压、双向受压以及三向受压。拿一个立方体来举例,只受到上下的压力就是单向受压,受到上下左右的压力为双向受压,而受到上下左右再加上前后的压力就是三向受压。
这三种情况中的抗压强度的差距是很大的,其中三向受压的抗压强度比前两种受压情况高出好几个数量级,而通常我们讲的抗压强度仅仅指的是单向受压的情况。
由于海水是液体,其施加在石头上各个方向的压力都是非常均匀的(石头上下压力差可以忽略不计),因此我们可以认为,石头在水里的受压情况是标准的三向受压。
可以清楚地看到,即使是地球上最深的的马里亚纳海沟,其水压也只能达到一块石头在单向受力的情况下的最低要求,更别说在三向受压的情况下了。
事实上,对于一块石头来讲,在单向和双向受压的情况下,要压碎它都是可以实现的。而在三向受压的情况下,要压碎它所需要的压力就会非常非常高,可以说在地球上找不到任何力量能够压碎它。
从物理的角度来看,在这种情况下,需要将这块石头内的分子以及原子结构破坏掉,才可以认为将它压碎了,而这样超级强大的压力,就目前来看,只有在大质量恒星的内核才可以存在。
所以,如果我们将一块石头扔进马里亚纳海沟,由于石头的密度远远大于海水的密度,它会一直下沉到海底,而海水的压强对这块石头几乎不会产生影响,最多就是把这块石头压得更密实一点点。