โรงเรียนวัดอรุณรัตนคีรี

เลขที่ 3 ถนนเขาวัง–น้ำพุ ตำบล ห้วยไผ่ อำเภอ เมืองราชบุรี จังหวัด ราชบุรี 70000

Mon - Fri: 9:00 - 17:30

032 370450

ทะเล วิธีการทดสอบความลึกในทะเลของร่องลึกบาดาลมาเรียนา

ทะเล กาลิเลโอทำการทดลองบนหอเอนเมืองปิซาอันโด่งดัง วัตถุทดลองคือลูกเหล็กธรรมดา การทดลองนี้เปลี่ยนมุมมองของอริสโตเติลอย่างมาก การทดลองหอเอนเมืองปิซาใช้ลูกเหล็กสองลูกที่มีน้ำหนักต่างกัน วันนี้เราจะปล่อยลูกบอลเหล็กอีกครั้งและทำการทดลองบางอย่าง แต่สภาพแวดล้อมของการทดลองอยู่ในทะเล

ร่องลึกก้นสมุทรมาเรียนา ซึ่งเป็นมหาสมุทรที่ลึกที่สุดที่มนุษย์รู้จัก อยู่ที่ก้นมหาสมุทรแปซิฟิกใกล้กับหมู่เกาะมาเรียนา ก่อตัวขึ้นเมื่อประมาณ 6,000 ปีที่แล้ว จากข้อมูลการสำรวจในปัจจุบัน ส่วนที่ลึกที่สุดของร่องลึกบาดาลมาเรียนานั้นอยู่ที่ระดับเกือบ 11,000 เมตร แม้ว่ายอดเขาเอเวอเรสต์ที่สูงที่สุดในโลก ก็จะอยู่ที่ระดับความลึกนี้เช่นกัน

ไม่ต้องพูดถึง นักวิทยาศาสตร์หลายคนบอกว่า เพราะมันอยู่ในเขตมุดตัวของแผ่นเปลือกโลก ร่องลึกบาดาลมาเรียนากลืนกินน้ำทะเลอย่างบ้าคลั่งทุกปี คล้ายกับสถานที่ที่ซากปรักหักพังหวนกลับดังที่บรรยายไว้ในสามทะเลของจีน ร่องลึกบาดาลมาเรียนา อาจกล่าวได้ว่าเป็นขั้วที่สี่ของโลก ร่องลึกบาดาลมาเรียนาทั้งหมดโค้งเหมือนช้อนขนาดใหญ่ ในมหาสมุทรแปซิฟิกเหนือ

เป็นมูลค่าการกล่าวขวัญว่า อย่าถือว่าความลึกของร่องเป็นค่าเฉลี่ย แต่ถ้าคุณลงไปในคูน้ำมันก็ไม่สม่ำเสมอ จริงๆคุณอาจตกลงไปในหลุมลึกขณะเดิน แน่นอน บางครั้งคุณจะพบว่าภูเขาทะเลขวางทาง กล่าวคือธรณีสัณฐานยังคงอุดมสมบูรณ์อยู่มาก แผนที่ร่องลึกบาดาลมาเรียนา ความยากลำบากที่สุดสำหรับมนุษย์ในการสำรวจร่องลึกบาดาลมาเรียนา คือแรงดันก้น ทะเล ที่รุนแรง เนื่องจากแรงดันที่นี่สามารถสูงถึง 1,000 บรรยากาศมาตรฐาน อุปกรณ์ที่ปลอดภัยกว่าจะต้องสร้างให้ทนทานต่อแรงดัน

มิฉะนั้นจะมีความเสี่ยงสูงที่จะเกิดหายนะซ้ำรอย จากเรือดำน้ำที่ดำลึกเกินไปและถูกบดขยี้ฉีกเป็นเศษเหล็กโดยตรง อย่างไรก็ตาม เมื่อพิจารณาจากการสืบสวนแล้ว การสืบสวนในปัจจุบันค่อนข้างราบรื่น ผู้คนพบว่ามีสิ่งมีชีวิตบางอย่างอยู่ที่นี่ แม้ว่าจะเป็นเรื่องยากที่จะจินตนาการว่าปลาตัวเล็กๆ เหล่านี้ไม่สามารถถูกบดขยี้จนตายภายใต้ความกดดันได้ แต่มันจะใหญ่โตได้อย่างไร ตำแหน่งพลัง

ทะเล

ปลาสิงโตร่องลึกบาดาลมาเรียนาถูกค้นพบในปี 2014 เนื่องจากความดันในมหาสมุทรแตกต่างจากบนบก ถ้าเราโยนลูกเหล็กหนัก 1 กิโลกรัม เหนือร่องลึกก้นสมุทรมาเรียนา ความเร็วที่ตกลงมาของลูกเหล็กก็จะเปลี่ยนไปด้วย มันอยู่ต่ำกว่าจริงหรือ รายละเอียดทางธรณีวิทยาของร่องลึกบาดาลมาเรียนา ใช้เวลานานเท่าไหร่กว่าที่ลูกเหล็กจะจมลงไปด้านล่าง

ก่อนอื่นคุณสามารถลองเดาว่าจะใช้เวลานานแค่ไหนกว่าที่ลูกเหล็กจะลงไปในน้ำ เพื่อไปถึงความลึกของร่องลึกบาดาลมาเรียนา บางคนบอกว่าใช้เวลามากกว่า 10 นาที ในขณะที่บางคนบอกว่าไม่สามารถทำได้ภายในไม่กี่ชั่วโมง มาดูกันว่าในทางทฤษฎีใช้เวลานานเท่าไหร่

ประการแรก เนื่องจากลูกเหล็กมีความหนาแน่นมากกว่าน้ำทะเลอย่างมาก ในกรณีนี้ ลูกเหล็กมีค่าประมาณ 7.86 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร และอีกลูกมีค่าเท่ากับ 1.025 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร ลูกเหล็กจมได้ง่าย แต่ควรสังเกตว่าความหนาแน่นของน้ำทะเลได้รับผลกระทบจากปัจจัยต่างๆเช่น อุณหภูมิ ดังนั้นจึงไม่คงค่านี้ไว้เสมอไป แต่เราเป็นเพียงการระดมความคิด ดังนั้นเราจึงใช้เป็นบรรทัดฐาน

ความหนาแน่นของน้ำทะเลมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับอุณหภูมิ ประการที่สอง เมื่อลูกเหล็กตกลงไปในระดับความลึกต่างๆกัน แรงดันที่ได้รับก็จะแตกต่างกันด้วย ในกรณีนี้ยิ่งน้ำลึกแรงดันน้ำก็จะยิ่งมากขึ้น ตามความคิดดั้งเดิมของเรา ยิ่งทะเลลึก น้ำทะเลก็ยิ่งหนืดมากเท่านั้น ท้ายที่สุดก็ต้องทนต่อแรงดันน้ำที่บ้าคลั่ง

แต่ไม่เป็นเช่นนั้นนักวิทยาศาสตร์ได้พิสูจน์ผ่านการทดลองแล้วว่า แม้ในส่วนที่ลึกที่สุดของร่องลึกบาดาลมาเรียนา เมื่อแรงดันน้ำเกิน 1,000 บรรยากาศมาตรฐานน้ำทะเลก็ยังไม่ถูกบีบอัดอย่างสมบูรณ์ และปริมาตรน้ำจะเพิ่มขึ้นเพียง 5 เท่าเท่านั้น เปอร์เซ็นต์ประมาณ 1.76 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร

กราฟแสดงความลึกของมหาสมุทรใกล้กับร่องลึกบาดาลมาเรียนา ในกรณีนี้เห็นได้ชัดว่าการจมของลูกเหล็กจะไม่ถูกกีดขวาง และจะไม่ดูเหมือนลอยอยู่ในอากาศ ในการคำนวณความเร็วและเวลาที่ลูกเหล็กจมลงสู่ก้นทะเล ขั้นแรกจำเป็นต้องคำนวณการลอยตัวของน้ำทะเล ในเวลานี้ สูตรการลอยตัวของฟิสิกส์ระดับมัธยมต้น ได้ถูกนำมาใช้หลังจากแทนที่แรงโน้มถ่วงและปริมาตรของลูกเหล็กหนึ่งกิโลกรัม และความหนาแน่นของน้ำทะเล การลอยตัวอยู่ที่ประมาณ 0.16 นิวตัน

ลูกเหล็กมีความหนาแน่นมากกว่าน้ำทะเลเสมอ จากนั้นใช้ค่าที่ทราบเพื่อกำหนดความเร็วของลูกเหล็กภายใต้เงื่อนไขของแรงลัพธ์เป็นศูนย์ และพบว่าความเร็วการจมของลูกเหล็กสม่ำเสมอหลังจากลงน้ำ คือประมาณ 10.7 เมตรต่อวินาที ในกรณีนี้ จะใช้เวลาประมาณ 17 นาทีในการไปถึงมาเรีย แน่นอน ในความเป็นจริงความเร็วของลูกเหล็กหลังจากลงน้ำนั้นไม่คงที่เสมอไปที่ 10.7 เมตรต่อวินาที ดังนั้นสถานการณ์จริงควรแตกต่างกันไป ประมาณ 18 นาที

จุดต่ำสุดที่บันทึกไว้ในร่องลึกบาดาลมาเรียนา ควรสังเกตว่าการอภิปรายข้างต้นคำนวณ โดยใช้สูตรภายใต้เงื่อนไขที่เหมาะสม ไม่ใช่การทดสอบภาคสนาม การทดลองแบบนี้ไม่มีประโยชน์สำหรับนักวิทยาศาสตร์ และไม่มีใครสนใจติดตามลูกเหล็กที่จมลงทะเล นอกจากนี้ บางคนอาจมีคำถาม เช่น จากการเปลี่ยนแปลงของความเครียด ลูกเหล็กจะไม่ยุบเมื่อตกลงไปหรือไม่

ผมเชื่อว่าหลายคนคงเคยเจอกับข่าวที่จู่ๆเรือดำน้ำของอินโดนีเซียตกหน้าผา และสุดท้ายเรือดำน้ำทั้งลำก็แตกเป็นเสี่ยงๆจากนี้ไป ดูเหมือนว่าแม้แต่เรือดำน้ำเหล็ก ก็จะถูกแรงดันน้ำบดขยี้อย่างไร้ความปรานี ในความเป็นจริง ลูกเหล็กจะเสียรูปเล็กน้อยในระหว่างกระบวนการตกอย่างต่อเนื่อง แต่การเสียรูปนี้มองเห็นด้วยตาเปล่าได้ยาก สถานการณ์ของลูกเหล็กก็ค่อนข้างแตกต่าง จากสถานการณ์ของเรือดำน้ำเหล็ก แต่จริงๆแล้วมันค่อนข้างปกติ

ลูกเหล็กอาจผิดรูปเล็กน้อย เนื่องจากลูกเหล็กนั้นแข็งและเรือดำน้ำนั้นกลวง ถ้าเราเอาลูกเหล็กที่มีน้ำหนักเท่ากันแต่เจาะเข้าไป มันจะถูกบดขยี้ก่อนที่จะถึงความลึกของร่องลึก ดังนั้น เมื่อนักวิทยาศาสตร์ออกแบบยานสำรวจใต้ทะเลลึก พวกเขาไม่เพียงแต่มองหาวัสดุ ที่สามารถทนต่อแรงดันน้ำสูงเป็นพิเศษ และการกัดกร่อนของน้ำทะเลได้ แต่โครงสร้างของเรือดำน้ำจะต้องได้รับการเสริมความแข็งแกร่งด้วย เพื่อที่ว่าแม้ชิ้นส่วนกลวงจะถูกทำลายไม่ได้ มันก็จะถูกบดขยี้

หน้าผาทะเลเป็นภัยคุกคามต่อเรือดำน้ำมากที่สุด อย่างไรก็ตาม คนส่วนใหญ่ไม่สนใจการสำรวจใต้ทะเลลึก เพราะสำหรับเราแล้วดูเหมือนว่ามหาสมุทรจะอยู่ที่นั่นเสมอ และเราสามารถค่อยๆศึกษาพวกมันได้ที่นี่บนโลก สิ่งต่างๆในห้วงอวกาศของเอกภพมีความน่าสนใจและน่าตื่นเต้นมากขึ้นเรื่อยๆ ดังนั้น ความก้าวหน้าในการสำรวจห้วงอวกาศ และการสำรวจมหาสมุทรในปัจจุบันจึงยังมีอยู่มาก

มนุษย์สำรวจมหาสมุทรได้เพียง 5 เปอร์เซ็นต์ เท่านั้น ก่อนหน้านี้นักดำน้ำหลายคนได้ถ่ายภาพสิ่งมีชีวิตใต้น้ำว่ายไปมา หลังจากลงไปนั่งที่ก้นร่องลึกก้นสมุทรมาเรียนาได้สำเร็จ มันทำให้ผู้คนรู้สึกว่าแม้ในสภาพแวดล้อมที่โหดร้าย ก็ยังมีสิ่งมีชีวิตที่สามารถมีชีวิตอยู่ได้ ว่ากันว่าร่องลึกนั้นลึก มาเรียนาอาจกลายเป็นดินแดนบริสุทธิ์แห่งสุดท้ายของมหาสมุทร เนื่องจากมลพิษของมหาสมุทรจะทวีความรุนแรงมากขึ้นในอนาคต

ขวดพลาสติกรกไปด้วยเพรียง แต่มันเป็นเรื่องจริงเหรอ สารมลพิษในมหาสมุทรไม่สามารถผ่านเข้าไปได้ขยายพันธุ์ทะเลได้จริงหรือไม่ ขยะพลาสติกไปถึงความลึกของมหาสมุทร น่าเสียดายที่จากการสังเกตการณ์ในปัจจุบัน ไม่มีผืนดินบริสุทธิ์อีกต่อไปในมหาสมุทร และแม้แต่ร่องลึกก้นสมุทรมาเรียนา ซึ่งตั้งอยู่ในส่วนลึกที่สุดของมหาสมุทรก็ไม่รอด

ทีมวิจัยทางวิทยาศาสตร์ในประเทศของเรา ตรวจพบไมโครพลาสติกจำนวนมากที่จุดสุ่มตัวอย่าง ก่อนหน้านี้ทีมวิจัยจากสหรัฐอเมริกาได้ไปถึงร่องลึกบาดาลมาเรียนาด้วยการดำน้ำ และดำน้ำลึกถึง 10,927 เมตร ที่นี่พวกเขาได้เห็นสิ่งมีชีวิตดึกดำบรรพ์ที่อาศัยอยู่ในความมืดตลอดทั้งปี ดูไม่ต่างจากปลาทั่วไปยกเว้นดวงตาของพวกมัน พวกมันอาจเสื่อมโทรมเพราะมีแสงน้อยมากในมหาสมุทรลึก นอกจากการมองเห็นในตอนกลางคืนที่เก่งและแข็งแรงมาก ถึงมีตาก็ไม่มีประโยชน์

ปลาที่จับได้โดยรถแลนด์โรเวอร์ในร่องลึกก้นสมุทรมาเรียนา สิ่งที่น่าประหลาดใจยิ่งกว่าคือในระหว่าง 4 ชั่วโมง พวกเขาไม่เพียงเห็นสิ่งมีชีวิตในทะเลเท่านั้น แต่ยังพบถุงพลาสติกและกระดาษห่อจำนวนมากที่ก้นทะเลด้วย นี่เป็นข้อพิสูจน์ว่ามนุษย์ขยะพลาสติกถูกโยนลงทะเล และแท้จริงแล้วการบุกรุกก้นทะเลอย่างเงียบๆ และทำให้ดินแดนบริสุทธิ์แห่งนี้เป็นมลทิน

แน่นอน คนที่โชคร้ายที่สุดคือสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในคูน้ำ สารอาหารที่พวกมันสามารถดูดซับได้ที่นี่นั้นหายาก ส่วนใหญ่มาจากความช่วยเหลือของของเหลวในมหาสมุทร พวกเขาถูกบังคับให้ดูดอนุภาคพลาสติก ขยะพลาสติกติดท่อใต้น้ำ ดังนั้นมนุษย์จำเป็นต้องพิจารณาปัญหามลพิษทางทะเลอย่างแท้จริง ท้ายที่สุด ผลกระทบไม่ได้จำกัดเฉพาะพื้นที่ทะเลบางแห่งแม้แต่ก้นทะเลก็ไม่รอด

บทความที่น่าสนใจ : การบาดเจ็บ ป้องกันอาการบาดเจ็บจากการทำงานเพื่อความปลอดภัย