2022-11-17 17:16来源:快科技 阅读量:12809
在电影《哥斯拉vs孔2021》中,导演向我们展示了一个奇妙的地心世界,包括有趣的动物和奇怪的引力效应。
虽然现有的行星引力实验基本可以推断地心说世界不可能存在,但电影中关于地心说世界的说法并非空穴来风许多著名的科学家对地心说做了各种各样的推测
当然,小说家喜欢用南极和北极作为内心世界的入口,就像电影《mdash》中的怪物主角之一,mdash它和金刚一样,通过南极的入口进入了地下世界。
传说:小说中的地心世界
然后有个有趣的问题如果真的有一条连接地球南北极的隧道,然后一个人从南极掉下来,会经历什么
理想状态下会发生什么。
无论我们站在地球的哪个位置,都会受到一个指向地心的力这叫重力或引力,是地球质量产生的力
伴随着你越来越靠近地心,这个力会越来越小,因为只有比你更靠近地心的地球质量才会产生一个指向地心的引力。
另外,我们知道地球引力的加速度约为9.8m/s 2在很多涉及地球引力的运动公式中,把这个数据带进来就不错了,它表示从空中落下时速度会增加9.8m/s
但实际上这个值并不是恒定的,因为加速度除了受到地球自转离心力的影响,还受到地球引力的影响。
因此,越靠近赤道,重力加速度越小,越靠近两极,重力加速度越大同样,离地心越近,重力加速度就越小,离地面越近,重力加速度就越大
知道了这两点,不仅可以解决上面提到的问题,还可以解决一个人摔倒时速度和时间的关系。
当一个人以地球两极之一为起点下落时,加速度会线性减小,当他到达地心时,这个值正好是0mdashmdash地心是完全失重的,因为各个方向施加在你身上的力都是一样的。
但是,这并不意味着你在地心没有速度,因为加速度已经在前方下落的过程中提供给你了,所以实际上你在地心的速度是最快的。
然后,你以这个速度向远离地心的方向运动,但此时重力向相反的方向减速,并逐渐增大,所以你会越来越快地被减速。
在理想状态下,即没有附加阻力的情况下,地球引力均匀变化mdashmdash前提是地球的密度是均匀的。
如果一个人以0的起始速度从一极进入,那么他就正好以0的速度从另一极出去。
按照地球半径6371公里计算,他到达地心差不多需要42分钟,到达中心时的速度大概是每秒8公里。
整个过程总共需要85分钟左右巧合的是,这个时间和以地球第一宇宙速度绕地球一周的时间差不多
不理想的时候会怎么样。
如果考虑空气阻力,在大气均匀分布,重力不变,常压的情况下,人的终端速度差不多是56m/s,也就是说重力提供的加速度最多只能加速到这个速度,因为速度越高,阻力越大,当阻力等于重力时就会达到终端速度。
但是通向地心的模型会更复杂,因为这个过程的重力是变化的。
所以,如果大气阻力不变,一个人落入地心应该先加速到终速,然后伴随着重力的减小逐渐减速。
根据自由落体的瞬时速度公式,如果一个人跳入地心,可以在6秒左右加速到极限速度。
考虑到地球的半径很长,在这种情况下,当人到达地心时,速度会降到0,然后会停在这个完全失重的地方,这段路程需要一两天。
事实上,在非理想状态下,地球引力并不是线性减小的,相反,会先增大后减小。
这是因为伴随着你越深入地球,压力会越来越大,也就是说不同深度的地方密度不一样,最终会导致它在不同半径所施加的重力也不一样。
但由于地壳的运动,地球不同区域的组成物质不同,所以对地心的引力变化实际上是不可预测的。
此前,美国宇航局赞助的一项测量地球重力的任务得到了地球不同区域的重力差异红色部分表示高于平均值,蓝色部分表示低于平均值
之后多位地球物理学家合作,做了一个一维模型,叫做初步参考地球模型,展示了地球平均属性与行星半径之间的函数关系。
根据更接近地球实际情况的PREM模型,如果一个人在没有大气阻力的情况下从一极跳入通道,他可能从另一极以一定的速度出去,也可能不出去,因为两个半球的重力变化不一定相等。
注:真实垂直深度为12262米。
最后
土挖不透目前人类工程挖掘最深的是苏联时代一个叫科拉超深钻探的项目
该项目在钻完12,262米后停止原因很简单越往里,地球温度越高,不可能开工建设
据信,该项目最初预测这一深度的温度将在100℃左右,但实际温度达到了180℃。
在这样的温度和压力下,里面的岩石就像塑料一样钻头一拔出,洞马上就被填平了,不可能继续工作
但是,和地球的半径相比,12262米就像一个刚刚被钻透了皮的苹果可以说是不值一提
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