2020年，我国研发的“奋斗者”号载人潜水器成功进入太平洋最神秘的马里亚纳海沟，触底深度10909米，意味着我国又创造了一个载人深潜新记录。说起鼎鼎大名的马里亚纳海沟，瞬间勾起了我们对海底的好奇心。

马里亚纳海沟是海洋中最深的海沟，最深处达到1.1万米，它就像地球最高的山峰珠穆朗玛峰一样让人好奇，有人曾提出一个奇葩的问题：如果往马里亚纳海沟扔一块重1公斤球状石头，石球需要多长时间才能沉入海底呢，1个小时够吗？看完受益匪浅。

【资料图】

在回答这个问题前，我们先要知道海水密度和石头密度，水是地球表面最多的物质，随处可见，无孔不入，但是淡水密度却只有1克/每立方厘米，不过由于海水中掺入了大量矿物质，密度可达到1.025克每立方厘米。

当然，水温也会对水密度有一定影响，开水密度明显比冷水密度要小，但由于海水上下层温度变化不大，温差一般不超过20℃，海水密度变化也不是很大，所以一直用1.025克每立方厘米来计算，要不然没法算清楚了。

还有一点，水越深水压就越大，每增加10米水压就相应增加一个标准大气压，所以在马里亚纳海沟，水压相当于1100个标准大气压，即便如此，水的密度变化也不会太大，最多增加5%，1.077克/立方厘米，还是没有什么变化，我们忽略不计。

一个物体能否沉入海底主要看它的密度是否比水大，众所周知，石头的密度比水大，但是不同的石头密度有所不同，有的石头密度可能超过3.5克每立方厘米，有的石头密度可能只有2克每立方厘米，这里，我们就以2.5克每立方厘米来计算。

石头密度比海水的密度大得多，两倍还不止，所以扔到海洋的石球能快速下沉，只要你扔得够准，肯定可以抵达1.1万米深的马里亚纳海沟，那么石球需要多久才能抵达海底呢？我们只需要算出石球的下沉速度，就可以得出时间了。

根据牛顿定律，不论物体是在运动还是静止，都会受力，比如一颗滑落地球的流星至少受到三种力，重力，空气摩擦力和浮力，那么在海洋中下沉的石球也受到三种力，重力，海水浮力和海水摩擦力（阻力）。

无论是在空气中还是在水中，重力一直垂直向下，作为重力的反作用力的浮力和摩擦力则方向相反，垂直向上。石球在海水中下沉时，速度开始由慢变快，很快就达到匀速运动状态，也就是说合力为零，即重力（G)=浮力(F)+阻力(Ff)。

石球重量为1公斤，石球密度2.5克每立方厘米是已知的，我们算出石球体积V为400立方厘米，根据球体积计算公式V=(4/3)πr^3，得出石球半径为4.57厘米。

重力计算公式为G=mg，G为重力符号，m是石球的重量，g是一个固定常数9.8牛/千克，石球重量为一公斤，所以G为9.8牛。

物体在海水中浮力公式为F=ρgV，F为海水浮力，ρ为海水密度，V为石球体积，g为9.8牛/千克，ρ=1.025克/立方厘米=0.001025千克/立方厘米，V=400立方厘米，得出F为4.018牛。

物体在海水中的阻力公式Ff=1/2ρv^2ACd，ρ为海水密度1.025克/立方厘米，v为石球速度，单位为厘米/秒，A为石球的横切面积，根据石球半径4.57厘米，得出A=65.612平方厘米，Cd一般取值为0.47，但只有v不知道。

根据合力公式重力（G)=浮力(F)+阻力(Ff)，可以得出石头在海水中下沉速度v的公式：

把相关数据代进来，比如重力（G)=9.8牛，浮力(F)=4.018牛，A=65.612平方厘米，Cd=0.47，ρ=1.025克/立方厘米，可以算出v=365.85厘米/秒=3.6585米/秒。

知道石球在海水中的下沉速度，这下就好办了，很快就可以算出抵达1.1万米深海底所需时间，大约需要3006秒，约等于50分钟。

当然这只是一个估算数值，因为我们还有一个情况忽略了，石球开始从水面下沉，由慢变快，然后到匀速运动，但为了方便计算，我们就是3.6585米/秒的速度，其实一开始并没有这么快。

总之，一个球状石头从海面抵达1.1万米海底大约需要50分钟，根本要不了1个小时。看完后，你是否有很大的收获呢？有趣有料的科学内容请关注唯一的微信公众号：有趣探索

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