科学百科第81期：船下沉时是一直沉到海底，还是保持在深水中？

本期为大家带来：

《你知道吗——现代科学中的100个问题》

本书是阿西莫夫的优秀作品之一。

作者以通俗的语言，深入浅出地解释了现代科学中的一百个尖端课题。

其中，有些是了解现代科学技术所必须具备的基础知识，如科学的研究方法、二进制数、相对论、亚原子粒子、核聚变、熵、晶体、病毒等。有些则是当代科学技术的前沿阵地，如黑洞、统一场论、夸克、快子、金属氢等。

作者对这些问题的来龙去脉，它们目前处在什么样的状态、有没有希望得到解决等问题均作了回答。

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第八十一个问题：

船下沉时是一直沉到海底，

还是当它们下沉到一定深度时

压力就会将它们保持在深水中？

如果一个物体的密度大于水，它就会在水中下沉。水的密度是每立方厘米一克，岩石和金属这样的物质的密度比水大得多。由大块钢材制成的舰船之所以能浮在水上，是因为船内容纳着大量的空气；钢材和造船用的其他材料加上船内的空气，它们的平均密度低于水的密度；如果发生意外事故，水进入船中，那么，造船的材料加上进入船内的水的平均密度大于水自身的密度时，船就要下沉了。

船下沉时，受到越来越大的压力。在海面上，每平方厘米面积的压力（大气造成的）是1公斤。在海面以下10米处，那个深度的水重又在海面压力上增加了每平方厘米 1 公斤的压力。深度每增加10米，每平方厘米就又增加1公斤的压力。而在已知的海洋最深部分的海底，压力约为大气压力的1,100倍，即每平方厘米约为1.1吨的压力。

这样高的压力对于能否把下沉的船保持在水中没有任何影响。从各个方向对船所施加的压力是相等的，向下的压力和向上的压力几乎完全相等，因此十分明显，不管压力怎样增大，船还要继续下沉。

但还有另一个因素。压力能压缩水，并增加水的密度。水的密度是否能变得非常高，以致这种高压使得沉船停止下沉，而悬浮在密度较大的深海中呢？

不！压缩效应是非常小的。甚至在每平方厘米1.1吨的压力下，水的密度仅由每立方厘米1.00克上升到1.05克左右。如果一个固体的密度为每立方厘米 1.02，那么，它确实会沉到水下去，并在约4.8公里深度处被浮力止住，不再进一步下沉。然而，普通结构材料的密度大大地大于 1.05。铝和钢的密度分别为每立方厘米2.7克和7.8克。金属船会一直沉到最深的海底深渊，丝毫没有上浮的机会。

但假定海洋还要更深，那么，一根铝棒是不是会达到最大的深度而不再下沉呢？回答仍然是：“不会的！”

如果海洋大约深67公里（而不是最多11公里深），洋底的压力就会上升到每平方厘米约7吨，水的密度则上升到每立方厘米约1.3克。然而，在这个时候，水已不再是液体，而会转化成一种称为“冰Ⅵ”的固体物质（冰Ⅵ的密度大于水，而“冰Ⅰ”——普通冰——的密度则小于水）。

困此，铝和密度大于每立方厘米1.3克的任何其他物质，只要海水是液体，就会一直在海里继续沉下去，最后停落在普通海底或冰Ⅵ的固体表面上。液体水的密度决不会大到足以浮起固体铝，更不用说固体钢了。