DS930810のブログ

筆者は自然や自然現象に関心が相当あるので自然に関する記事(天文, 地理, 生物)を書いていきたいと思います。かつては1日2記事を適当な時間に投稿していましたが今のところは午後6時に1記事投稿する形にしています。

もし、水の密度が今よりも大きくなったらどうなるのか?

今回書く記事は1記事前に書いた話と関連性がかなりあり、水の密度についてです。

ご存知の通り水の密度は1㎤あたり1gであり、意外なほど重い物でもあります。

そして、もしこの密度がさらに上がった時にはどのような影響が出るのでしょうか?

例として

  • 水圧が今以上に強くなる
  • 雨の落ちる速度が速くなり、大変恐ろしいことになる
  • 河の馬が泳げるようになる

などが考えられます。

 

では、これらの事情を順を追って話したいと思います。

 

1. 水圧の強さ

水圧に関しては1つ前の記事で書きましたが水の密度が増えれば当然ではあるが水の質量も増え、水圧も今以上に強くなります。

水の密度は常温常圧では1.0 g/㎤なので水深10.34メートル潜るたびに1気圧ずつ増えていくがもし、水の密度が1.2倍になると単位面積当たりの質量が増加するので水深10.34メートルの地点では大気圧+水圧=2.2気圧になってしまいます。

 

f:id:DS930810:20170918210714j:plain当然ではあるが大気圧と同じ圧力になる深さは密度が大きいほうがより浅くなり、普通の水では10.34メートルごとに1気圧ずつ増えていくが密度が1.2倍になると8.614メートルごとに1気圧ずつ増えていく計算になります。

言うまでもなく、これほど水圧が増えると深海の生態系も変わり、深海魚がより浅い箇所に生息したり、クジラの潜る深度も浅くなります。

まあ、後に書くつもりであるが密度が大きくなるとそれほど浮力も増すので潜ることは相当困難になり、最悪海に住む生物がいなくなる可能性もあるが...

 

ちなみに先ほどの記事で書いた8,178メートルに生息する深海魚もより浅い箇所に移動することになり、この深さの水圧は792気圧なので密度が1.2倍になると6,815メートルでこの圧力になります。

つまり、先ほどの深海魚は現在よりも1,300メートルほど浅いところで生息することになります。

またはもっと強い圧力に適応できるようになるのか...

 

このように水圧が増えると海にいる生物にとってかなりの影響力がですが実際にはもっと驚異的なことになります。

これに関しては最後の項目で書きたいと思います。

 

 

 

2. 雨が痛くなる?

水の密度が増えると影響が出るとなるとやはり雨の影響です。

雨は言うまでもなく水であり、雨の速度は空気抵抗によって最終速度が一定になっています。

当然ではあるが空気抵抗がないと弾丸のごとく雨が降り注ぐことになり、地上には生命体が育つことは無くなると思います。

では、もし水の密度が増えると雨はどのようになるのかを書いていきたいと思います。

 

雨の最終速度は質量と重力加速度に比例し、空気抵抗係数に反比例します。

空気抵抗は一般的には速度の2乗に比例すると考えられているのでここでは速度の2乗に比例するとした上で雨の大きさが密度が普通の雨と同じ場合のことを考えましょう。

雨の大きさが同じだと質量は当然ではあるが増え、最終速度は増し、更に質量が大きければ大きいほどエネルギーも増します。

もし、仮に密度が1.2倍になったと考えると...

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質量が1.2倍になるため最終速度はルート1.2(1.095)倍になり、エネルギーに至っては1.44倍にも増します。

つまり、今までは雨が痛くなくても密度が増したことで雨が痛くなり、更に密度が増すと雨でケガをしたり傘が貫通する可能性もあります。

ちなみに密度がX倍になるとエネルギーはXの2乗倍になります。

 

まあ、これは雨の大きさが同じ時の場合であり、雨水が小さくなると影響は無くなりますが...

 

 

 

3. 泳ぎやすくなるが...

最後は浮力について書いていきたいと思います。

冒頭に書いた河の馬とは偶蹄目に属する生物であり、クジラと最も近縁であると言われている草食動物のことであります。

しかし、草食とは書きましたが最近では肉食をしている所が多々目撃されており、狩りをすることもあります。

しかも馬は奇蹄目に対して河の馬は偶蹄目である上に全く馬とは似ていません。

 

もうわかったと思いますがカバ(河馬)のことです。

 

実はカバは河に生息している馬のくせに泳ぐことができません

何故かというとカバの密度は水よりもわずかに大きく、水より密度が大きいと浮力よりも重力が勝ってしまうので水に沈み、結果として泳ぐことができないのです。

 

ここで水の密度が大きくなると浮力も大きくなり、カバの密度は水よりも少しだけ大きいだけなのでカバは浮くことができる、即ち泳ぐことが可能となります。

普通の水だと水深5メートルでも溺れますが...

 

これだけ書くといいようにも思えますが浮力が大きくなると潜りづらくなるという欠点も出てきて多くの魚が水面上に上げられて結果として死んでしまうという悪影響も出ます。

当然ではあるがこのようなことが起こると海にいる生物が水面に浮かんでいる地獄絵図が展開され、漁業や生態系は壊滅します。

 

 

 

このように水の密度が大きくなると雨が弾丸化したり、魚が住めない水となってしまうので今の水の密度が最適であります。

 

逆に密度が小さくなると魚が泳げなくなるようになります。