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鯨魚潛入萬米深為什么沒被壓扁 鯨魚下潛最深多少米

云知道鯨魚


1955年，在葡萄牙首都里斯本附近海域的2200米水深處，發(fā)現(xiàn)被電纜纏繞而窒死的抹香鯨，這是迄今為止哺乳動物潛水最深的記錄 。

鯨魚潛入萬米深為什么沒被壓扁 鯨魚下潛最深多少米


所以鯨魚并不能潛入萬米深海底，目前已知最深2200米 。大部分的鯨魚只能潛入500米的水下，在鯨魚里抹香鯨下潛深度最深，通常也僅僅在1000-2000米這個(gè)范圍內(nèi)!
圖：海洋不同深度生物分布情況
原歸正轉(zhuǎn)，我們展開今天的話題“為什么鯨魚潛入深海沒事，而我們鋼鐵打造的潛水艇則很容易被壓扁?”
在我們的認(rèn)知里，鋼鐵可比肉皮結(jié)實(shí)多了，這句話確實(shí)沒錯 。但是，跑題了 。根本原因在于壓強(qiáng)差!
水中壓強(qiáng)有多大?由簡單的物理公式，p=ρgh，其中p是液體內(nèi)某點(diǎn)的壓強(qiáng)，ρ是液體的密度，g是重力加速度(9.8米每二次方秒/牛每千克)，h是液體中某點(diǎn)到最高液面的距離(水深) 。在這公式中液體密度和重力加速度都是不變的，所以壓強(qiáng)和水深成正比 。水越深壓強(qiáng)也越大 。
根據(jù)計(jì)算，我們得知水深10米處的壓強(qiáng)和我們大氣壓是差不多的 。這個(gè)力的大小就如同指甲蓋上承載1公斤的物體 。為什么我們在地面感知不到大氣壓，因?yàn)槲覀兩眢w也存在氣體，內(nèi)外壓強(qiáng)平衡，而且長久以來我們已經(jīng)適應(yīng)了這個(gè)狀態(tài) 。呼氣時(shí)由于肺部空氣減少壓強(qiáng)變低，外界大氣壓會使得肺收縮，吸氣則相反 。
圖：呼氣與吸氣
水深每增加大約10米，水的壓強(qiáng)增加一個(gè)大氣壓強(qiáng) 。而20米的深度，水壓就是10米處的2倍 。2倍是什么概念，F(xiàn)=P?S公式中F為作用力，S為受力面積 。在水下物體的受力面積不會變，所以壓強(qiáng)增加一倍受到的力也增加了一倍!
鯨魚為什么不懼怕深海的高壓在2000米的海水中，根據(jù)計(jì)算我們得知海水壓強(qiáng)相當(dāng)于200個(gè)大氣壓 。所以在2000米的深海，我們?nèi)梭w指甲蓋大小的面積就要承載200公斤的壓力 。即使是專業(yè)潛水員攜帶充足的氧氣，也不能下潛到如此深的水中 。我們?nèi)祟惖臐撍钌钣涗浭?32米，這也是很了不起的 。
對于這樣的水壓，抹香鯨是可以承受的 。因?yàn)楫?dāng)抹香鯨下潛時(shí)，肺部會收縮，身體也會灌滿水，此時(shí)內(nèi)外壓幾乎是平衡的 。
圖：抹香鯨
舉個(gè)簡單的例子，同樣材質(zhì)的氣球，一個(gè)是扁的，一個(gè)充滿氣的 。扁的我們很難將其捏爆，但是充滿氣的很容易就爆掉 。這就是內(nèi)外壓差導(dǎo)致的 。扁的氣球內(nèi)外壓相等，而充滿氣的氣球內(nèi)部處于高壓狀態(tài) 。所以，巨大的壓強(qiáng)使得氣球很容易爆掉!
圖：充滿氣的氣球更容易爆
同樣潛水艇也是如此 。由于潛水艇內(nèi)部需要承載人體和專業(yè)設(shè)施，所以艙內(nèi)會留有空間和空氣 。內(nèi)部空氣的壓力僅僅是一個(gè)大氣壓，而深海的壓強(qiáng)則可能是幾百甚至上千個(gè)大氣壓 。這樣的情況下，外部高壓內(nèi)部低壓，潛水器很容易被壓扁 。所以，潛水艇想要到深海領(lǐng)域勘測，對其結(jié)構(gòu)和材質(zhì)的要求是極高的 。
圖：潛水艇
圖：潛水艇內(nèi)部
也正是因?yàn)檫@個(gè)原因，我們對于深海領(lǐng)域僅僅探測了5%，對于世界最深海溝—馬里亞納海溝也僅僅探測了數(shù)次，其深度也沒有準(zhǔn)確的數(shù)值 。
抹香鯨為何要到2000米的深海生存每種生物都有固定的生存圈子，就像我們不能長時(shí)間在水下生存、非洲獅子存在于草原、老虎存在于叢林、猴子存在于樹上 。長久的演化過程，由于食物的關(guān)系生物的生存圈也被固定了下來，脫離這個(gè)生存圈生物很難生存 。
而抹香鯨在深海也是有原因的 。抹香鯨潛到水下隨著深度的加深，肺部空氣逐漸排除，水下生存1-2小時(shí)就會出水呼吸換氣，否則會窒息 。

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