鲸鱼潜入万米深为什么没被压扁 鲸鱼下潜最深多少米


1955年,在葡萄牙首都里斯本附近海域的2200米水深处,发现被电缆缠绕而窒死的抹香鲸,这是迄今为止哺乳动物潜水最深的记录 。

鲸鱼潜入万米深为什么没被压扁 鲸鱼下潜最深多少米


所以鲸鱼并不能潜入万米深海底,目前已知最深2200米 。大部分的鲸鱼只能潜入500米的水下,在鲸鱼里抹香鲸下潜深度最深,通常也仅仅在1000-2000米这个范围内!
图:海洋不同深度生物分布情况
原归正转,我们展开今天的话题“为什么鲸鱼潜入深海没事,而我们钢铁打造的潜水艇则很容易被压扁?”
在我们的认知里,钢铁可比肉皮结实多了,这句话确实没错 。但是,跑题了 。根本原因在于压强差!
水中压强有多大?由简单的物理公式,p=ρgh,其中p是液体内某点的压强,ρ是液体的密度,g是重力加速度(9.8米每二次方秒/牛每千克),h是液体中某点到最高液面的距离(水深) 。在这公式中液体密度和重力加速度都是不变的,所以压强和水深成正比 。水越深压强也越大 。
根据计算,我们得知水深10米处的压强和我们大气压是差不多的 。这个力的大小就如同指甲盖上承载1公斤的物体 。为什么我们在地面感知不到大气压,因为我们身体也存在气体,内外压强平衡,而且长久以来我们已经适应了这个状态 。呼气时由于肺部空气减少压强变低,外界大气压会使得肺收缩,吸气则相反 。
图:呼气与吸气
水深每增加大约10米,水的压强增加一个大气压强 。而20米的深度,水压就是10米处的2倍 。2倍是什么概念,F=P?S公式中F为作用力,S为受力面积 。在水下物体的受力面积不会变,所以压强增加一倍受到的力也增加了一倍!
鲸鱼为什么不惧怕深海的高压在2000米的海水中,根据计算我们得知海水压强相当于200个大气压 。所以在2000米的深海,我们人体指甲盖大小的面积就要承载200公斤的压力 。即使是专业潜水员携带充足的氧气,也不能下潜到如此深的水中 。我们人类的潜水最深记录是332米,这也是很了不起的 。
对于这样的水压,抹香鲸是可以承受的 。因为当抹香鲸下潜时,肺部会收缩,身体也会灌满水,此时内外压几乎是平衡的 。
图:抹香鲸
举个简单的例子,同样材质的气球,一个是扁的,一个充满气的 。扁的我们很难将其捏爆,但是充满气的很容易就爆掉 。这就是内外压差导致的 。扁的气球内外压相等,而充满气的气球内部处于高压状态 。所以,巨大的压强使得气球很容易爆掉!
图:充满气的气球更容易爆
同样潜水艇也是如此 。由于潜水艇内部需要承载人体和专业设施,所以舱内会留有空间和空气 。内部空气的压力仅仅是一个大气压,而深海的压强则可能是几百甚至上千个大气压 。这样的情况下,外部高压内部低压,潜水器很容易被压扁 。所以,潜水艇想要到深海领域勘测,对其结构和材质的要求是极高的 。
图:潜水艇
图:潜水艇内部
也正是因为这个原因,我们对于深海领域仅仅探测了5%,对于世界最深海沟—马里亚纳海沟也仅仅探测了数次,其深度也没有准确的数值 。
抹香鲸为何要到2000米的深海生存每种生物都有固定的生存圈子,就像我们不能长时间在水下生存、非洲狮子存在于草原、老虎存在于丛林、猴子存在于树上 。长久的演化过程,由于食物的关系生物的生存圈也被固定了下来,脱离这个生存圈生物很难生存 。
而抹香鲸在深海也是有原因的 。抹香鲸潜到水下随着深度的加深,肺部空气逐渐排除,水下生存1-2小时就会出水呼吸换气,否则会窒息 。

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