• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Naturen
    Kan du gräva en tunnel rakt genom jordens mitt?
    Är det möjligt att borra rakt igenom planeten? AlesVeluscek/Getty Images

    Vill du verkligen komma bort från allt? Det längsta du kan resa hemifrån (och fortfarande förbli på jorden) är cirka 7, 900 miles (12, 700 kilometer) rakt ner, men du måste resa långt för att komma dit:12, 450 miles (20, 036 kilometer) över land och hav.

    Varför inte ta en genväg, rakt ner? Du kan komma dit på cirka 42 minuter - det är tillräckligt kort för en lång lunch, förutsatt att du kan undvika Mole Män, förhistoriska reptiler och underjordiska medborgare på väg. Beviljas, de flesta amerikaner skulle hamna i Indiska oceanen, men chilenare kunde äta ute på äkta kinesiska, och kiwier kunde stoppa i spanska tapas för te [källor:NOVA; Shegelski].

    Självklart, du skulle vara på en hård resa. Först, du måste passera 35-70 kilometer kontinental skorpa (5-10 kilometer på havsbotten) följt av 1, 800 miles (2, 900 kilometer) mantel. Efter det, du skulle behöva passera en yttre kärna av flytande järn i Mars-storlek, så varm som solens yta (10, 000 grader F, eller 5, 500 grader C), sedan en fast, månstor inre kärna, och, vissa studier tyder på, en flytande innersta kärna [källor:Angier; Locke; NOVA].

    För argumentets skull (och överlevnad) låt oss låtsas att jorden är förkyld, enhetlig, inert boll av sten. Medan vi håller på, låt oss ignorera luftmotståndet.

    På jordens yta, tyngdkraften drar på oss med 9,8 meter per sekund i kvadrat. Det betyder att, för varje sekund du faller, du snabbar upp med 32 fot per sekund - men bara nära jordens yta. Tyngdkraften är en funktion av massan, och massa är materiens egenskap. På ytan, all jordens materia ligger under dina fötter men, när du faller, mer och mer av det omger dig, utövar sin egen gravitation. Dessa horisontella bogserbåtar motviktar varandra och avbryter, men den ökande andelen massa ovanför ditt huvud utövar en växande motkraft mot den proportionellt minskande massan under, så din acceleration går långsammare när du är nära kärnan. I planetens centrum, din acceleration på grund av gravitationen är noll - Jordens massa omger dig, gravitationen avbryts och du är viktlös [källor:Locke; Singh].

    Du rör dig fortfarande i ett jävla klipp, fastän, så förvänta dig inte att stanna där. Halvvägs till centrum, din hastighet når 15, 000 mph (24, 000 km / h); 21 minuter efter att ha hoppat in, du blåser förbi centrum vid 18, 000 mph (29, 000 km / h). Ytterligare 21 minuter senare, med tyngdkraften saktar ner dig när du går, du når den bortre sidan och stannar kort i luften. Om inte någon fångar dig, du kommer sedan tillbaka tillbaka som du kom och börja om igen. I vårt idealiserade fall, detta kommer att fortsätta på obestämd tid, som en pendel eller en fjäder, i en process som kallas harmonisk rörelse [källor:Fläta; Shegelski; UCSB].

    Självklart, verkligheten har en tendens att inkräkta på även de bästa tankeexperimenten.

    Verkligheten tränger sig in på planeten jorden

    Nu när vi har dykt ner i en idealiserad boll av rock, låt oss komplicera saker lite med verkligheten.

    Under press: Att borra en tunnel genom jorden skulle kräva att man övervinner det sinnesväckande trycket som utövas av 6,6 sextillioner ton stenar som trycker inåt-det motsvarar ungefär 3 miljoner gånger havsnivåstrycket [källor:Locke; Fläta; UCSB].

    Du kommer att bära den vikten: En tunnel 25 fot, eller 7,6 meter över (något mindre än kanalen) skulle förskjuta 20 miljarder kubikfot (578 miljoner kubikmeter) sten. Det är mycket rock.

    Det börjar bli varmt här inne: Jordens inre är svindlande hett på grund av ett antal faktorer, inklusive rörelseenergi från formativa effekter, gravitationskompressionskrafter, intern friktion och radioaktivt sönderfall [källa:fläta]. Faktiskt, skorpan ensam är tillräckligt varm för att besegra nuvarande tunnelteknik:Det djupaste hålet som någonsin grävts, Kola Superdeep Borehole i Ryssland, nådde 40, 230 fot (12, 262 meter) - bara en bråkdel av vägen genom skorpan - innan vi viker för höga temperaturer. Forskare har uttråkade hål i havsbotten som når närmare manteln, dock [källor:Fisher; Levitt; Santoski; UCSB].

    Masseffekt: Skorpmassans variationer orsakade av berg och havsgravar bleknar bredvid differentialtätheten i jordens inre lager, som växer sig tätare när du går mot kärnan. Följaktligen, din acceleration skulle variera mer än vi beskrev [källor:Reich; Singh; UCSB].

    Dödlig attraktion: På grund av Coriolis -effekten och vinkelmomentet, din rörelse i sidled kommer att ta dig in i en vägg innan du kommer fruktansvärt långt ner i skaftet.

    För att förstå varför, överväga ett hål som borrats vid ekvatorn. Oavsett om du står på jordens yta eller nära dess kärna, du slutför ett varv var 24:e timme, men du reser inte samma sträcka:vid ytan, du reser 24, 900 miles (40, 000 kilometer), medan, halvvägs till kärnan, du reser halva avståndet. Du skulle behålla den 1, 000 mph (1, 600 km / h) österut rörelse när du föll, medan väggarna runt dig skulle röra sig i en allt långsammare österut, får dig att stöta på dem.

    För att spara dig lite rockutslag, du kan borra från stolpe till stolpe, där Coriolis inte har någon effekt. Dock, solens och månens gravitation, som också stör satellitbanor, skulle så småningom dra dig in i tunnelväggen ändå [källa:Darling].

    Slå till: Roligt faktum:En rak linje från valfri punkt till någon annan punkt genom planeten skulle ta lika lång tid att falla igenom som en tunnel genom jordens centrum. Även om tunneln skulle bli kortare, tyngdkraften skulle utöva mindre acceleration och resan skulle ta längre tid [källor:fläta; Shegelski].

    På plussidan, om du ville göra resan till en turistattraktion eller en riktigt lång tunnelbana, bränslekostnaden skulle vara försumbar.

    Mycket mer information

    Författarens anmärkning

    Politiker gillar att spruta om hur vi inte ska spendera pengar på rymden när så många problem här på hemmaplaneten behöver lösas. Jag håller starkt med, men kanske djup utforskning av jorden kan erbjuda en kompromiss. För att utforska havsbotten, lägre skorpa eller mantel kräver teknik i nivå med rymdflygning - på vissa sätt, det är svårare - och kan ge jämförbara ekonomiska, pedagogiska och tekniska sidofördelar.

    På många sätt, vi vet mer om månen än vi vet om våra egna hav, eller om jordens inre. Det är hög tid att vi ändrar det.

    relaterade artiklar

    • 10 otroliga hål
    • Påverkar jordens rotation toaletter och basebollspel?
    • Hur blev superkontinenten Pangea till sju separata kontinenter?
    • Hur fungerar gravitationen?
    • Hur jordbävningar fungerar
    • Hur offshore borrning fungerar
    • Hur vulkaner fungerar

    Källor

    • Angier, Natalie. "Enigma 1, 800 Miles Under Us. "The New York Times. 28 maj, 2012. (5 oktober, 2012) http://www.nytimes.com/2012/05/29/science/earths-core-the-enigma-1800-miles-below-us.html?pagewanted=all&_r=0
    • Älskling, David. "The Complete Book of Spaceflight:From Apollo 1 to Zero Gravity." Wiley. 8 november, 2002.
    • Fiskare, Richard. "Jakten på att borra världens djupaste hål." Ny forskare. 5 juli 2012. (5 oktober, 2012) http://www.newscientist.com/gallery/deepest-drilling
    • Gratis kartverktyg. "Tunnel till andra sidan jorden." (4 oktober, 2012) http://www.freemaptools.com/tunnel-to-other-side-of-the-earth.htm
    • Levitt, Tom. "Uppdraget på 1 miljard dollar för att nå jordens mantel." CNN. 2 oktober 2012. (4 oktober, 2012) http://www.cnn.com/2012/10/01/tech/mantle-earth-drill-mission/index.html?hpt=hp_t3
    • Locke, Susannah F. "FYI:Om jag föll genom jorden, Vad skulle hända i centrum? "Populärvetenskap. 22 februari, 2011. (5 oktober, 2012) http://www.popsci.com/science/article/2011-02/fyi-if-i-fell-through-earth-what-would-happen-center
    • NASA. "Jordens faktablad." 17 november 2010. (4 oktober, 2012) http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet/earthfact.html
    • NOVA ScienceNOW. "Resa genom jordens centrum." 10 juni, 2008. (3 oktober, 2012) http://www.youtube.com/watch?v=wuHau1LTH8Y
    • Fläta, Phil. "Tio saker du inte vet om jorden." Upptäck tidningen. 8 september 2008. (4 oktober, 2012) http://blogs.discovermagazine.com/badastronomy/2008/09/08/ten-things-you-dont-know-about-the-earth/
    • Riket, Henry. "Tänk om jorden var ihålig?" Minutfysik/Vsauce. 26 augusti, 2012. (5 oktober, 2012) http://youtu.be/jN-FfJKgis8
    • Robbins. "Kanaltunneln." (4 oktober, 2012) http://www.robbinstbm.com/case-study/the-channel-tunnel/
    • Robertson, Eugene C. "Jordens inre." U.S. Geological Survey. 14 januari 2011. (5 oktober, 2012) http://pubs.usgs.gov/gip/interior/
    • Shegelski, Markera. "Skulle du falla hela vägen genom ett teoretiskt hål i jorden?" Scientific American. 21 april kl. 2003. (5 oktober, 2012) http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=would-you-fall-all-the-wa
    • Singh, Sunil Kumar. "Allvar." 26 september, 2007. (3 oktober, 2012) http://cnx.org/content/m15087/latest/
    • UCSB Science Line. "Om jag skulle gräva ett hål i jordens kärna, hoppa sedan, Skulle jag flyta eftersom tyngdkraften sammanfaller på en plats? "(5 oktober, 2012) http://scienceline.ucsb.edu/getkey.php?key=3224
    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com