Что будет, если пролететь Землю насквозь? Что будет, если прокопать тоннель через центр Земли? Как это будет.

Веселая часть теоретической физики (а по мнению некоторых, лучшая ее часть) заключается в том, что вы можете задать глупый вопрос и рассчитать ответ (иногда тоже глупый). К примеру, что будет, если вы пробурите отверстие через центр Земли и прыгнете через него? «Да кто вообще может сделать такую глупость?» - спросите вы. Очевидно, никто. Такой поступок убьет вас весьма изощренно и расщепит миллионы раз. Но. Давайте допустим, что какой-нибудь смельчак решился на это ради науки? Что может произойти, теоретически?

Во-первых, давайте констатируем очевидное: вы не можете просверлить отверстие через центр Земли. Сказать, что нам не хватит технических возможностей, чтобы осуществить это знаменательное действие, будет очень и очень большим преувеличением. Но, конечно, мы можем сверлить дыры в Земле в принципе. Как глубоко мы зашли?

На сегодняшний день самым глубоким отверстием на планете является Кольская сверхглубокая скважина. Ее бурение началось в 1970-х и закончилось примерно 20 лет спустя, когда бурильщики достигли глубины 12 262 метров. Это примерно 12 километров. Но это даже не волосок по сравнению с диаметром Земли. Почему мы остановились? По мере приближения к центру Земли все ощутимо нагревается. Это потому, что ядро Земли состоит из жидкого металла и разогрето до 5400 градусов по Цельсию. И уже на глубине 12 километров бурильщики столкнулись с температурой в 170 градусов по Цельсию.

Думаю, вам известно, что при такой температуре вы долго не проживете.

Но если вам удастся каким-то образом погрузиться еще глубже, на глубине 48 километров вы найдете магму. В этот момент вы будете испепелены.

И даже если предположить, что вам удалось преодолеть это неловкое неудобство, если вы разработали какую-то трубу, которая позволяет вам безопасно проходить через жгучую магму, вас убьет сам воздух. Точнее, давление воздуха. Точно так же, как вы чувствуете давление, погружаясь глубоко в воду, вы чувствуете давление, когда над вами много воздуха (поэтому толстая атмосфера Венеры сплющит вас в лепешку). На нашей собственной планете вам нужно погрузиться на глубину 50 километров, прежде чем давление в трубе станет таким же высоким, как на дне океана.

Поэтому если ваша цель заключается не в самоуничтожении, не стоит пребывать на таких глубинах.

Но даже если вам удалось сделать трубу, которая позволила вам проникнуть через магму, решить вопросы с воздухом и скафандр облегчил вам участь, остаются проблемы. Например, вращение планеты. На полпути к центру Земли вы будете двигаться в сторону примерно на 2400 километров в час быстрее, чем стенки вашей трубы. Это не очень хорошо для вашего здравия. Вы можете удариться о стенку трубы, ну и умереть, получается.

Хорошо, если этот вопрос мы тоже решили (и несколько других, о которых даже не стали упоминать), если смогли прыгнуть через Землю, ваш импульс позволит вам двигаться и по другую сторону ядра. Как долго это будет продолжаться?

Это ответ на все вопросы, как нам известно. 42 минуты.

Но на этом веселье не заканчивается. Из-за мощной гравитации Земли и вашего мощного импульса, как только вы окажетесь на другой стороне, вы снова начнете падать на Землю. И проделаете весь путь сначала. Вы будете колебаться туда и обратно по синусоиде, как такое себе йо-йо.

Рассмотрим падение с точки зрения физики. Пренебрежем сопротивлением воздуха (и его существованием) и трением о стенки тоннеля. Будем считать плотность Земли однородной, хотя в реальности это, конечно, не так)

Мы выяснили, что ваше падение будет подобно движению в гармоническом маятнике и вычислили время, за которое вы пролетите Землю. Разумеется, потом вам придется это делать снова и снова. Хотя из-за сопротивления воздуха и стенок и неоднородности Земли когда-нибудь ваше падение прекратится, и вы застрянете у центра Земли.

Теперь про то, что вы увидите и почувствуете. Предположим, что во время этого маленького путешествия вы не умрете от температуры, давления или перегрузок и сможете следить за изменением окружающей среды. Картинка сильно зависит от точки, в которой вы начали падать. Вероятно, вы находились на континенте. В таком случае вначале вы пролетаете примерно 30 км земной коры. Тут следует указать, что, в принципе, все наши знания о строении Земли и ее глубинных условиях гипотетичны и основаны на геофизических данных, вроде изменения скорости прохождения волн через различные слои. Так вот. Толщина континентальной коры будет зависеть от тектонических условий. Наибольшей она будет в горах (до 70-75 км), наименьшей - на территориях, подвергнутых растяжению, на океанических окраинах и во впадинах морей. В первую очередь вы пролетите слой, состоящий из осадков и осадочных пород, если он присутствует. Затем идет слой из гнейсов и других метаморфических пород. В них заметны внедрившиеся граниты. Под этим слоем будут сильно метаморфизованные базальты, превратившиеся в амфиболиты и гранулиты. Все это время давление и температура будут неуклонно возрастать. Тут можно вспомнить про такую штуку, как геотермический градиент, который показывает, насколько температура растет с глубиной. Он сильно зависит от тектонических условий и будет максимальным под горами.

Если вы по какой-то причине начали свое падение с океанического острова или океана, то сначала вы пройдете осадочные слои, затем - базальтовые подушечные лавы и подводящие к ним дайки. Их подстилают интрузии габбро. Наконец, вы доходите до мантии. Толщина океанической коры будет составлять километров семь. Вообще, увиденная вами картина может быть весьма необычной и зависит от тектонического региона, в котором вы пробурили дыру.

Разделом мантии и коры служит граница Мохо. Мантия состоит из перидотитов, содержащих оливин (Mg,Fe)2SiO4 и пироксен (Mg, Fe)2Si2O6. При погружении они будут переходить в более устойчивые полиморфные модификации. Это будет заметно на глубинах около 410 и 660 км. Двигаясь вниз от границы Мохо через довольно твердую мантию, вы достигнете слоя, который покажется вам более вязким и текучим. Дело в том, что материал этого слоя, астеносферы, подвергнут частичному плавлению. Плавится примерно 1-5% вещества (количество сильно зависит от тектонических условий). Полностью расплавиться ему мешает высокое давление, создаваемое вышележащими слоями. Получившийся расплав обволакивает зерна минералов и обеспечивает текучесть вещества. Тут же могут образовываться очаги основной и ультраосновной магмы, поднимающейся вверх. Все те относительно твердые и упругие слои выше астеносферы - это литосфера. Разделенная на плиты, напоминающие арбузные корки, она скользит по астеносфере и совершает вертикальные движения, плавая на поверхности этого вязкого слоя. Ниже астеносферы и границей в 410 км выделяется более вязкая мезосфера. На этой отметке оливин переходит в модификацию со структурой шпинели.

С глубины в 660 км начинается нижняя мантия. Вероятно, она сложена минералами со структурой перовскита (Mg,Fe)SiO3 и магнезиовюститом. В нижней мантии в составе минералов содержатся огромные запасы воды. Вся мантия, через которую вы проходили была твердой, потому что наряду с высокими температурами подвергалась и высоким давлениям. Конвективные токи в мантии имеют слишком малую скорость, чтобы их заметить.

Наконец, вы доходите до границы Гутенберга, разделяющей ядро и нижнюю мантию. От поверхности вас отделяют 2900 км. Эту границу покрывает кладбище гор погрузившихся и частично расплавившихся литосферных плит.

С 2900 до 5120 км вы погружаетесь сквозь жидкое внешнее ядро, состоящее из железо-никелевого сплава с примесями серы, водорода и некоторых других элементов. Тут происходит интенсивное перемешивание вещества, создающие магнитное поле Земли, но из-за малой скорости вы вряд ли его увидите. До глубины 6370 км простирается твердое внутреннее ядро, продукт постепенного охлаждениия и затвердевания внешнего. Оно имеет схожий состав и сложено железом, серой и никелем.

В книжке «Занимательная физика» был указан подобный пример. Там была глава о фантастике и реальности в книгах и такая задачка всплыла в контексте одной из книг.

Там указывались расчётные формулы для вычисления времени путешествия. Выяснилось, что путешествие может длиться независимо от расстояния 42 минуты, где первую половину пути вы будете разгоняться, а вторую тормозить ровно с таким же по модулю ускорением.

Рассматривались примеры с железной дорогой построенной между Москвой и Ленинградом и сквозное путешествие через земное ядро.

Соответственно встаёт два вопроса, которые не позволят реализовать этот проект. Первое, это сопротивление среды. Поезд/человек/капсула должны передвигаться в свободном падении в вакууме, иначе сила сопротивления не позволит преодолеть последний этап путешествия. Просто не хватит инерции. И второе это то, что тоннель, по которому будет передвигаться объект должен быть идеальным. Он должен быть прямым и не подверженным к внешним изменениям, а чтобы там пролетел человек необходимо ещё и то, чтобы внутри сохранялись нормальные условия температуры и давления.

Кроме того, мы до конца не знаем, как устроена наша планета. Мы даже не уверены, есть ли у Земли твёрдое ядро или масса планеты распределена неравномерно по разным частям. Как повлияет на Землю факт строительства тоннеля через центр мы не можем предположить.

Видео:Что Будет, Если Пробурить Землю Насквозь и Спрыгнуть в Дыру?

Так что,теперь можно сделать вывод,что лучше не прыгать-это опасно!!! 🙂 🙂

Все когда нибудь задумывались, а что будет если прокопать тоннель через центр Земли, то где я окажусь? Ответ в «психушке» смешной, но не правильный. Можно прямо сейчас рассчитать, куда именно ты попадешь, это несложно… У каждой точки на Земле есть координаты. Шар условно поделен на Южное и Северное полушарие, по которым отсчитываются широты и Западное с Восточным полушарием по которым отсчитываются долготы. Так вот, чтобы найти точку на Планете противоположную данной необходимо сменить знак у широты, а долготу отнять от 180 и тоже сменить знак.

Но спешу всех огорчить …

… большая часть суши проецируется через центр Земли на водную поверхность. Обратно в сушу проецируется очень небольшая часть Земли. Она показана на карте черным цветом.

Есть некоторые интересные совпадения. Например, почти все жители Аргентины и Чили выкопают тоннель в Китай или Монголию, а жители Португалии в Новую Зеландию. В России тоже есть небольшая территория рядом с Байкалом, тоннель их которой приведет вас на Фолклендские острова

Следующий логичный вопрос: а что будет если в этот тоннель начнет заливаться вода из Мирового Океана?

Она перельется и зальет все вокруг? Нет, даже если взять для упрощения, что температура в центре тоннеля будет комнатная, вода начнет туда заливаться и падать с ускорением. Если тоннель достаточно широкий, то по принципу сообщающихся сосудов уровни воды станут одинаковыми тогда, когда будет одинаковое давление, в нашем случае R1=R2. Т.к почти вся суша лежит выше уровня мирового океана, тоннель заполненный водой будет почти как колодец без дна. Но тоннель скорее всего окажется слишком узкий и вода не дойдет даже до середины. ЕЕ выдавит огромным давлением.

А что будет, если прыгнуть в этот тоннель?

Для интереса предположим, что туннель твердый на всем протяжении (сквозь расплавленное ядро проложена неплавкая труба) , и что ты нечувствителен ни к температуре, ни к давлению. Иначе все кончится уже на глубине пару десятков километров:-)

Ты будешь разгоняться. Чуть погодя кориолисова сила прижмет тебя к стенке, и будешь по ней скользить как с горки. Из-за трения до обратной стороны планеты ты так и не доберешься. Чтобы этого не происходило, туннель нужно сверлить либо от полюса к полюсу, либо криволинейно — получится дуга, из-за чего ты никаким образом не сможешь попасть на строго противоположную точку планеты.

Если туннель имеет правильную кривизну, тогда ты будешь падать в него с нормальным (поначалу) ускорением и испытывать полноценную невесомость. Между тем, ускорение будет постепенно слабеть, и пролетая в точке максимальной близости к центру Земли, ты будешь иметь скорость около 7 км/сек. Если туннель проходит по оси планеты и прямолинеен, тогда максимальная скорость будет в точности равна первой комсической для той точки, откуда ты начал падение. После прохода этой тчки ускорение становится отрицательным и ты тормозишься все активнее (по-прежнему испытывая полную невесомость. Наконец, твоя скорость обращается в нуль точно на выходе из туннеля. В течение одной секунды ты можешь лицезреть Австраллийский ландшафт, и быстренько помахать ручкой, после чего начинаешь падать обратно. И так — летаешь туда-обратно бесконечно.
Если туннель пролегает не по оси Земли и, следовательно, имеет форму дуги, тогда для обратного полета понадобится второй туннель — с изгибом в другую сторону. Естественно, что этот второй туннель уже не приведет тебя в точку отправления, так что для бесконечных полетов туда-обратно тебе придется всю планету изрыть туннелями, которые, возможно, так и не смогут замкнуться на свое началоа. Это надо посчитать.

Ну, а если воздух все-таки будет в туннеле оставаться, тогда ты сможешь разогнаться максимум до 200 км/ч, и уж конечно, твоей инерции не хватит, чтобы достичь обратной стороны планеты. Покачаешься несколько раз на большой глубине, и остановишься вблизи центра в невесомости. Финита!

Научный журнал American Journal of Physics (AJP) счел необходимым опубликовать статью Александра Клотца (Alexander Klotz) — выпускника канадского университета Макгилла (McGill University in Montreal, Canada) — в которой тот подсчитал, за сколько минут можно пролететь Землю насквозь.

Речь, конечно же, идет о гипотетическом путешествии сквозь тоннель-колодец, который начинается, например, в Лондоне, проходит через центр планеты и заканчивается на другой ее стороне. Если бы такой тоннель-колодец существовал на самом деле, то его выход располагался бы на острове Антиподов, находящихся неподалеку от Новой Зеландии. Это как раз напротив Лондона в перпендикулярном направлении.

Если верить предыдущим расчетам, выполненным еще в прошлом веке, то человек, прыгнувший в тоннель-колодец в Лондоне, вылетел бы из него на острове Антиподов через 42 минуты 12 секунд. А по Клотцу вышло, что прыгун окажется на выходе через 38 минут 11 секунд.

Как объяснил выпускник, прежние исследователи не учли того, что плотность Земли меняется с глубиной — брали некое усредненное значение. В недрах -особенно в районе металлического ядра — планета гораздо плотнее. Гравитация там сильнее. Соответственно и ускорение, создаваемое за счет гравитационных сил, выше.

Клотц внес поправки, пользуясь данными о плотности недр на разной глубине, полученными недавно за счет сейсмического зондирования. И определил: к центру Земли прыгун подлетит быстрее, чем считалось раньше. Пронесется со скоростью 29 тысяч километров в час. Далее начнет тормозить, приближаясь к выходу. Но в итоге, все равно доберется до острова Антиподов быстрее — почти на 4 минуты.

Остров Антиподов — самый крупный в группе островов Антиподов, расположенных рядом с Новой Зеландией. Именно там вылетит путешественик, стартовавший из Лондона.

Кто еще что добавит по этой гипотетической теме?

Кстати по поводу первой фотографии, читайте вот тут , а вот Оригинал статьи находится на сайте ИнфоГлаз.рф Ссылка на статью, с которой сделана эта копия -