假如地球有一個洞,人們可以從這一端橫穿到另一端,這需要多長時間才能完成呢?科學(xué)家透露,這要比以前想象的時間還要短。
經(jīng)常出現(xiàn)在入門物理課上的一個場景是“重力隧道”,也就是一個從地球一邊鉆到另一邊的管子,穿過地球的中心,經(jīng)過這樣的一個洞需要花掉大概42分鐘12秒。這個問題的解決方案取決于地球引力的大小,而地球的引力大小又取決于它的質(zhì)量。當(dāng)人類通過地球墜落,隨著時間的推移下降,會有更少的質(zhì)量,所以引力經(jīng)歷的力量會隨著接近地心而下降。
盡管如此,假設(shè)沒有空氣阻力,動力可能會將你一路甩向另一邊的表面。不過當(dāng)你到達(dá)地球另一端的時候,得要趕緊鉆出井口,要不然你又會掉回去,來個往返游,接著變成人肉擺鐘,在地球兩端之間不停地擺動,畫面太美啦。蒙特利爾麥吉爾大學(xué)(McGill University)的物理學(xué)家亞歷山大·克洛茨(Alexander Klotz)說:“你可以想象你以每秒八公里的速度在地心穿行,當(dāng)你走了一半越過地心的那一刻,引力的方向反轉(zhuǎn)了,你在不停地減速,到達(dá)另一端的時候,務(wù)必要爬出井口,避免再次掉回去?!?/p>
現(xiàn)在,克洛茨使用了一個更現(xiàn)實的地球模型,他發(fā)現(xiàn)這個下降只需要大約38分11秒,比想象的快4分鐘??寺宕牡挠嬎慊诘卣饠?shù)據(jù)確定的地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)??紤]了一系列的地球性質(zhì),包括彈性、衰減、密度、壓力和萬有引力。地殼密度小于3克每立方厘米,地心密度是在13克每立方厘米。然而越往里走,地球密度卻不是線性增加的,地面以下2900公里到達(dá)地幔層的時候,密度會猛增50%。
令人驚訝的是,克洛茨發(fā)現(xiàn),如果他假定地球的引力強(qiáng)度在整個地球上是均勻的,并等于其在地表上的值,那么他計算出幾乎相同的答案。這個假設(shè)是有效的,因為地球的引力“隨著深度的變化而變化,只有10%,比起第一個3000公里(1865英里)來說,地球的引力只會隨著深度的變化而變化10%,也就是先強(qiáng)后弱?!八裕绻汩_始下降并加速,那么當(dāng)你到達(dá)一個重力與其表面值不同的區(qū)域時,你的速度會非???,你在這個區(qū)域花費的時間將會很少。
當(dāng)然這一切都是科學(xué)家們理論上的想像?!疤K聯(lián)人創(chuàng)下了人類目前為止最深的挖洞記錄,他們從1970年挖到1989年,但這個洞深度只有12公里(7.5英里),大約是通過地球的0.1%?!?所以,不要指望任何人在不久的將來能夠通過一個真正的地球隧道來測試這些計算。(科技新發(fā)現(xiàn) 康斯坦丁/文)
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