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如果挖穿地球会怎样?
  发布日期: 2019-01-23     

在很多地方,我们可以发现各种各样的无底洞。虽说它们被称之为无底洞,但实际上通常只几十米深。尽管有关无底洞存在很多稀奇古怪的说法,但这些都只不过是人们虚构的而已。

虽然确实有很多很深的洞存在,但没有一个是真正的无底洞。事实上,即使是最深的洞,也从来没有下降到地壳下面。为了做更深入的了解,我们必须运用我们的想象力。对于一个真正的无底洞来说,我们想象有一个圆柱形轴延伸下来,穿过地壳,地幔,外核和内核,直达地球中心,然后继续穿过另一边,最有可能进入大海。

如果你要直接穿过地球的中心,从另一边出来,那你现在位置对应的点就被称为对跖点。这需要大量的想象力,因为当你走向地球的中心时,温度和压力开始不可思议地增加。地球的外核是液态和熔融的,内核具有高放射性,温度超过2200°C。这是极其热的,它几乎会融化,煮沸或者升华任何已知的物质。


所以我们需要创造某样东西可以稳定圆轴穿过地球的中心。石墨烯是碳结合在一起的一种特殊形式,它可能是一个很好的候选者,因为它比钻石更坚硬,也更难打破。石墨烯能形成碳纳米管,而碳纳米管本身就是中空的。这不仅可以在无底洞的墙壁上排列,而且如果可以足够冷却它们,它们就能抵抗住地球内层温度,只要通过石墨烯纳米管泵送和循环一种超冷液体,如液态氦,就可以做到。

如果你能创造一个稳定的隧道一路贯穿地球,你就会创造一个真正的无底洞。穿越这个洞的旅程将使世界上最高的跳伞看起来像微不足道的掷硬币。虽然著名跳伞运动员菲利克斯保加拿跳过36公里,但穿越一个无底洞的行程将使你经历超过1.2万公里,从地球的一边直达到另一边。只是如果你像跳伞运动员一样跳下去,不管有没有降落伞,旅程中你都不会走的太远。

在地球表面附近,随着地球旋转,大气与你和地球表面一起移动,每小时大约1000公里,根据你的纬度而变化。对于大多数正常事件来说,这并不是什么大问题,但是当你开始离开地壳表面深入到内部时,你会发现你水平上移动得太快了。整个地球以相同的角速度旋转,但就像在转盘上旋转的唱片一样,内部线速度比外部的要低,这意味着落入地球的人将不可避免地撞到旁边。


这只是时间的问题(只要几十公里),因为地球一直在旋转,而内部旋转的速度比地表慢,你跳下后会发现你将撞上柱形管的墙壁上。不过如果你聪明的话,有个变通办法。直接沿着地球的旋转轴建造你的圆形柱轴,从北极穿过地球中心一直到南极。这样差异自转不会产生任何影响,也没有科里奥利力,只要你的圆柱形轴能坚持住,你就可以穿过无底洞。那跳进无底洞后会发生什么?

随着空气呼啸而过,你会开始加速向下。大约7秒后,你就会达到终极速度,这大约是每小时22到338公里,这取决于你的手臂和腿是如何放置的。当你继续往下的时候,这个速度会稍微增加一点,因为地球的内层比外层密度更大。

但是之后由于地球绝大部分质量都在你的外面,而不是在你的下面,所以引力会变得越来越弱。同时,圆轴中的空气密度会变大,这意味着你将会大大减速。由于空气阻力,坠落将需要很长时间,大约需要20到24小时才能到达地球中心。这是一个大约6400公里的长途旅行。当你到达中心时,将只以48公里/小时的速度移动,这取决于圆轴中的空气密度,而且你会在不到2公里的范围内超过真正的重心。再过几分钟,你就会发现自己被引力困在了地球中心。


这是一个糟糕但不可避免的命运,对任何被扔进无底洞里的人或物都一样。然而,你还可以再做一个修改,来解决这个地球物理难题。这个穿过两极的圆柱不要充满空气,改成真空的。如果你能抽出这个无底洞中百分之百的空气,那么万有引力定律就是速度的唯一限制。

这时候我们再看情况是怎样的。首先你永远不会达到终极速度,无论下落的是什么,都将持续加速,在地球中心达到的最高速度超过11000米/秒。这段旅程通过一个没有空气的轴到达地心,只需要22分钟,其中一些不确定因素是基于不同层的密度。此外,由于没有空气阻力,也就没有能量损失。

一旦你以这种惊人的速度穿过地球中心,那当你逐渐离开地球核心,穿过不同的外层时速度会减慢。随着移动,加速度也会发生变化,取决于你当前与地球中心的距离所含范围环绕的总质量,以及这个距离本身。从北极到南极整个穿越过程总共45分钟。


不过因为南极的海拔大约是2800米,在你停下来之前几乎看不到头顶日光,然后就会经历回到北极的相同旅程。所以你会做一个往返,回到地幔,外核,和内核,穿过地球的中心,再一次穿过北极层。大约一个半小时后,你就会重新出现在你最初下降的位置上。

从北极下降还不到南极,再回到北极的一次往返过程,都要经过地球中心,这只需要在90分钟内就能完成。理想条件如下:(1)创造一个真空环境,(2)直接穿过地球的旋转轴,(3)开始时没有切向速度,(4)没有任何空气阻力并且只受引力影响.

这样90分钟后你就会回到你刚开始的地方,大致相当于国际空间站绕地球轨道运行的时间。只要你带着氧气供应,就不会有什么损耗了。如果要穿过一个真正的无底洞,记得要隔离地球内部辐射和温度变化。