文章来源于费米科学
在地球挖一个洞
人跳进去会从别的一边掉下去吗?
这么风趣的问题
仍是心爱的粉丝留言
当然要立刻组织起来!
一向往地下挖会掉到哪里
记住小学去阿尔山的天池玩,导游不苟言笑的跟咱们介绍道,这个天池特别的深,连着美国的一座喷水池,假如走运的话,能够看到从美国游过来的小鸭子。
小时候的我还真的信了,后来尽管知道被骗了,地心那么热,即便真过来那也是只熟鸭子,但也一向认为咱们脚下正对着的便是美国。
并且不知是受了谁的误导,我周围的朋友中,有不少也认为挖穿会去到美国。
但实践上,即便真的挖穿了地球,咱们也去不了美国,而是掉去南美洲。
国际各地都有不少人关怀,自己的脚下终究正对着的是哪里,这种对应的地址,还有个专业的界说,叫做对跖点,是指地球直径的两个端点,二者的经度相差180°,纬度值持平,而南北半球相反。
但是由于地球表面有超越70%是海洋,所以国际上很少有两个城市刚好互为对跖点,而咱们便是走运的少量城市。
从北京的中心挖一个洞,你会出现在阿根廷东南滨海内侧的潘帕斯大草原,从上海的中心挖一个洞,则会出现在阿根廷邻近接近乌拉圭的萨尔托。
潘帕斯大草原
挖地球大赛
咱们关于挖穿地球,仅仅停留在猎奇上,网上也有些无聊的人,记载自己用铲子挖地球的进程,但暗斗时期的苏联和美国却正式的打开了一场battle。
这场“打洞比赛”源自于美国海洋物理学家沃特·蒙克的一个主意,1957年他初次提出了在大洋底部打一口穿透莫霍面的超深钻井,以此对地球打开进一步的研讨。
由于大洋地壳比大陆地壳薄,所以选在海底钻探,能够节约一些旅程。
1957年,一批具有类似主意的美国科学家,正式向国家科学基金会提出了「莫霍方案」,次年方案取得了基金会的资金支撑,研讨人员们就振奋的开挖了。
1961年,莫霍方案取得了开端的发展,担任钻探作业的CUSS I号钻井船,成功在墨西哥瓜德罗普岛近海,钻了5口深海钻井,这些钻井最深抵达183米,是有史以来第一次在深海海底打钻成功。
但是尔后就没有取得突破了,在深海钻进200米现已是其时操作的极限。
CUSS I号钻井船
但此刻方案的预算却在快速增长,到了1965年,方案费用现已高达1亿多美元,是前期方案的6倍。
高额的费用没能换来有价值的效果,基金会现已渐渐对这项方案丧失了决心,落井下石的是同期的载人登月「阿波罗方案」远景大好,所以莫霍方案失去了拨款,只得停止研讨。
阿波罗11号留下的标志性相片
这是人类第一次登月
美国抛弃了,而比赛的另一方苏联的「地球望远镜方案」,却在如火如荼的打开着。
由地质部牵头,联合了全苏联150多个部分参加到方案中,在北极圈邻近的科拉半岛建起了奥秘的「科拉超深钻井」。
并且投入了很多资金,听说其时一切参加项目的人员都能取得一套莫斯科的公寓房,月薪乃至能够抵达其时大学教授一年的收入,而这全都是为了一个方针——挖到地下15000米。
科拉超深钻井的部分作业人员
和美国一样,方案面临着重重困难,钻头每往下挖100米,周围的温度就会升高大约3℃,一起压力也会跟着添加,长期在高温高压的状态下作业,使得钻头变得十分简略损坏。
并且几公里长的钻杆本身分量也是不小的担负,通过重复的测验,挑选了轻铝合金作为钻杆资料,并量身打造了地质钻头,钻探方案顺畅打开。
从地表到7000米的进程都比较顺畅,随后钻头进入到了一个相对软弱的岩层中,在继续下挖的进程中,周围的岩石开端塌落,碎石卡住了钻杆。
操作人员在提起钻杆的进程中,钻头又意外坠落,这样的事端不断发作,也因而影响了钻探的进展。
但在强壮的资金支撑下,通过好几年的尽力,总算迎来了首个前史性时间。
1979年6月,钻孔深度抵达了9584米,打破了美国奥克拉荷马州Berthar Rogers超深钻孔坚持的国际记载,从此钻头每行进的1米,都是在创造前史。
但这并不简略,跟着深度的添加,温度升高也越来越快,据其时作业人员计算,12262米预期温度为100℃,但实践抵达了180℃,在如此高温下人类现已发现的大部分金属,都成了软柿子。
钻头快速磨损,没用几下就报废了,需要从将近1万米的深度升上来,换好再下降继续钻,这一来一回就需要7、8个小时,而这样的重复每天都要进行很屡次。
成功进入1万米岩层后,钻头和钻杆的自重超越了200吨,加上周围岩石的摩擦力,钻杆被拧断了好几回。
为此,苏联专家开发出了不依赖地上马达,能够主动旋转的牙轮钻头,并运用冲洗液为钻头光滑、降温文带走岩石碎屑。
这些都在不断加剧人力物力的担负,好在支付换来了收成,1983年初次突破了12000米深度。
依照这个速度,很快能抵达15000米的方针了,可之后的6年却只行进了262米,之后遭到国内政治、资金不足和技能原因等多重约束,钻探作业终究停留在了12262米。
但钻探进程中收成的各个深度的岩心标本,为地质学家研讨地球供给了名贵的资料,研讨继续了数年,直到2006年因资金耗尽完毕。
封死科拉超深钻洞口现已生锈的金属帽
上面的深度还写错了
后来,2003年美国重拾莫霍方案,改名为「归纳大洋钻探方案」,2004年我国也参加其间,而此刻的方针现已不是挖穿地球,而是为人类研讨地球改动、了解海底国际、勘探各种资源拓荒一条新途径。
2008年卡塔尔的阿肖辛油井抵达了12289米,初次打破了「科拉超深钻井」的记载。
2011年库页岛的Sakhalin-I油井又成功突破了12345米,不过以笔直深度来看,科拉超深钻井仍是最深的那个。
已成废墟的科拉超深钻井
地球终究能不能挖穿
科拉超深钻井是地球上最深的人造物,但这一深度和地球半径6378千米比较,只占到了0.19%。
并且依据测算地球内部的温度,能够抵达6000℃,以人类现在具有的科技和资料是无法接受这样的高温的。
但跟着科技的不断进步,说不定哪天科学家们就创造出了,能够抵挡高温高压的强悍资料,但科学家们却说:即便未来人类能够挖穿地球,也不能这样做。
由于地球内部有很多滚烫的岩浆,假如很多喷出,结果不堪设想。
并且地球是一个密封的球体,挖穿后压力势必会有所改动,地球自转会随之变快或是变慢,这将会导致怎样的结果,谁也无法做出精确的判别。
假如挖穿能掉去别的一边吗
尽管挖穿地球这件事几乎是不可能发作了,但梦想一下高速游览仍是能够有的。
咱们能够假定一个最简略的情况,沿着地球的自转轴打洞,这样就能够疏忽地球自转的影响,在洞的两头紧紧扣上盖子使洞内真空,这样就不必考虑空气阻力,假定地球是密度均匀的球体,并且洞壁彻底隔热,然后动身!
在地球表面重力加速度为1g(约9.8m/s ),跟着不断的深化引力逐步变小,加速度也随之逐步变小,但一起下落速度在不断添加。
到了地球中心,引力为0,但此刻速度现已抵达最大值,所以能够冲过地心,向另一端飞去。
跳过地心后,遭到和运动方向相反的引力,所以开端渐渐减速,跟着离地心越来越远,引力逐步增大,使得抵达洞口另一端时速度降低到0。
所以遭到引力影响会从头下落,飞回本来的洞口,然后不断继续这个进程。
假如把洞换到赤道,那自转就无法疏忽,水平方向上就会有一个速度为464m/s的力(自转线速度),遭到这个力的效果,不可避免的就会撞到洞壁上,在彻底弹性磕碰的情况下,这种磕碰就会继续不断,一般人都是受不了的。
何况实践情况愈加杂乱,跳进洞里终究会阅历什么?仍是让勇敢的人先跳跳看吧。
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