Kunne du grave en tunnel lige igennem midten af ​​jorden?

Vil du virkelig komme væk fra det hele? Det længste du kan rejse hjemmefra (og stadig forblive på Jorden) er omkring 7, 900 miles (12, 700 kilometer) lige ned, men du skal rejse den lange vej rundt for at komme dertil:12, 450 miles (20, 036 kilometer) over land og hav.

Hvorfor ikke tage en genvej, lige ned? Du kan komme dertil på cirka 42 minutter - det er kort nok til en lang frokost, forudsat at du kan undgå Mole Mænd, forhistoriske krybdyr og underjordiske borgere på vej. Indrømmet, de fleste amerikanere ville ende i Det Indiske Ocean, men chilenere kunne spise ude på autentisk kinesisk, og kiwier kunne putte sig i spanske tapas til te [kilder:NOVA; Shegelski].

Selvfølgelig, du ville have en hård tur. Først, du skulle passere 35-70 kilometer kontinentalkorps (5-10 kilometer på havbunden) efterfulgt af 1, 800 miles (2, 900 kilometer) kappe. Efter det, du skulle krydse en ydre kerne af flydende jern i Mars-størrelse, der snurrer lige så varmt som solens overflade (10, 000 grader F, eller 5, 500 grader C), derefter et solidt, indre kerne i månestørrelse, og, nogle undersøgelser tyder på, en flydende inderste kerne [kilder:Angier; Locke; NOVA].

For argumentets skyld (og overlevelse) lad os lade som om Jorden er en forkølelse, uniform, inert stenkugle. Mens vi er ved det, lad os ignorere luftmodstand.

På Jordens overflade, tyngdekraften trækker på os med 32 fod (9,8 meter) i sekundet i kvadrat. Det betyder, at for hvert sekund du falder, du fremskynder 32 fod i sekundet - men kun nær Jordens overflade. Tyngdekraften er en funktion af masse, og masse er en materiens egenskab. På overfladen, alt jordens stof ligger under dine fødder, men som du falder, mere og mere af det omgiver dig, udøver sin egen tyngdekraft. Disse vandrette slæbebåde modvirker hinanden og annullerer, men den stigende andel af massen over dit hoved udøver en voksende modkraft til den forholdsvis faldende masse under, så din acceleration sænkes, når du nærmer kernen. I planetens centrum, din acceleration på grund af tyngdekraften er nul - Jordens masse omgiver dig, tyngdekraften afbryder, og du er vægtløs [kilder:Locke; Singh].

Du bevæger dig stadig med et klip, selvom, så forvent ikke at stoppe der. Halvvejs til centrum, din hastighed når 15, 000 km / t (24, 000 km / t); 21 minutter efter at have hoppet ind, du blæser forbi midten klokken 18, 000 mph (29, 000 km / t). Yderligere 21 minutter senere, med tyngdekraften bremser dig, mens du går, du når den yderste side og stopper kortvarigt i luften. Medmindre nogen fanger dig, du vil derefter gå tilbage den måde, du kom på og begynde forfra. I vores idealiserede tilfælde, dette vil fortsætte på ubestemt tid, som et pendul eller en fjeder, i en proces kaldet harmonisk bevægelse [kilder:Flet; Shegelski; UCSB].

Selvfølgelig, virkeligheden har en tendens til at trænge ind på selv de bedste tankeeksperimenter.

Virkeligheden trænger ind på planeten Jorden

Nu hvor vi har dykket ned i en idealiseret stenbold, lad os komplicere tingene lidt med virkeligheden.

Under pres: At bore en tunnel gennem Jorden ville kræve at overvinde det forbløffende tryk, der udøves af 6,6 seksten tons sten, der presser indad-det svarer til cirka 3 millioner gange havets tryk [kilder:Locke; Fletning; UCSB].

Du vil bære den vægt: En tunnel 25 fod, eller 7,6 meter på tværs (lidt mindre end kanalen) ville fortrænge 20 milliarder kubikfod (578 millioner kubikmeter) sten. Det er meget rock.

Det bliver varmt her: Jordens indre er svimlende varmt på grund af en række faktorer, herunder kinetisk energi fra formative påvirkninger, tyngdekraftens kompressionskræfter, intern friktion og radioaktivt henfald [kilde:Flet]. Faktisk, skorpen alene er varm nok til at besejre den nuværende tunnelteknologi:Det dybeste hul, der nogensinde er gravet, Kola Superdeep Borehole i Rusland, nået 40, 230 fod (12, 262 meter) - kun en brøkdel af vejen gennem skorpen - før de bukker under for høje temperaturer. Forskere keder huller i havbunden, der når tættere på kappen, dog [kilder:Fisher; Levitt; Santoski; UCSB].

Masseffekt: Jordskorpemassevariationer forårsaget af bjerge og havgrave blegner ved siden af ​​differentialtætheden i Jordens indre lag, som vokser tættere, når du leder mod kernen. Følgelig, din acceleration ville variere mere end vi beskrev [kilder:Reich; Singh; UCSB].

Dødelig tiltrækning: På grund af Coriolis -effekten og vinkelmomentet, din sideværts bevægelse fører dig ind i en væg, før du kommer frygtelig langt ned af skaftet.

For at forstå hvorfor, overvej et hul boret ved ækvator. Uanset om du står på jordoverfladen eller nær dens kerne, du gennemfører en omdrejning hver 24. time, men du rejser ikke den samme afstand:ved overfladen, du rejser 24, 900 miles (40, 000 kilometer), mens, halvvejs til kernen, du rejser halvdelen af ​​denne afstand. Du ville beholde den 1, 000 km / t (1, 600 km / t) mod øst, mens du faldt, mens væggene omkring dig ville bevæge sig i en stadig langsommere hastighed mod øst, får dig til at løbe ind i dem.

For at spare dig selv for noget udslæt, du kunne bore fra stang til stang, hvor Coriolis ikke har nogen effekt. Imidlertid, solens og månens tyngdekraft, som også forstyrrer kredsende satellitter, til sidst ville alligevel trække dig ind i tunnelvæggen [kilde:Darling].

Slå til: Sjovt faktum:En lige linje fra ethvert punkt til ethvert andet punkt gennem planeten ville tage lige så lang tid at falde igennem som en tunnel gennem Jordens centrum. Selvom tunnelen ville være kortere, tyngdekraften ville udøve mindre acceleration, og turen ville tage længere tid [kilder:Flet; Shegelski].

På plussiden, hvis du ville gøre rejsen til en turistattraktion eller en virkelig lang metro, brændstofomkostningerne ville være ubetydelige.

Masser mere information

Forfatterens note

Politikerne kan lide at tudse om, hvordan vi ikke skal bruge penge på rummet, når så mange problemer her på hjemmeplanen skal løses. Jeg er stærkt uenig, men måske kan dyb udforskning af Jorden tilbyde et kompromis. For at udforske havbunden, lavere skorpe eller kappe kræver teknologi på niveau med rumflyvning - på nogle måder, det er sværere - og kan producere sammenlignelige økonomiske, uddannelsesmæssige og teknologiske sidegevinster.

På mange måder, vi ved mere om månen, end vi ved om vores egne oceaner, eller om Jordens indre. Det er på tide, at vi ændrer det.

relaterede artikler

• 10 utrolige huller
• Påvirker jordens rotation toiletter og baseballspil?
• Hvordan blev superkontinentet Pangea til syv separate kontinenter?
• Hvordan virker tyngdekraften?
• Sådan fungerer jordskælv
• Sådan fungerer offshore boringer
• Sådan fungerer vulkaner

Kilder

• Angier, Natalie. "Enigma 1, 800 miles under os. "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
• Skat, David. "Den komplette bog om rumfart:Fra Apollo 1 til Zero Gravity." Wiley. 8. november kl. 2002.
• Fisher, Richard. "Jagten på at bore verdens dybeste hul." Ny forsker. 5. juli kl. 2012. (5. oktober, 2012) http://www.newscientist.com/gallery/deepest-drilling
• Gratis kortværktøjer. "Tunnel til den anden side af jorden." (4. oktober, 2012) http://www.freemaptools.com/tunnel-to-other-side-of-the-earth.htm
• Levitt, Tom. "Mission for 1 milliard dollar for at nå jordens kappe." CNN. 2. oktober kl. 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:Hvis jeg faldt gennem jorden, Hvad ville der ske i centret? "Populærvidenskab. 22. februar, 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 kl. 2010. (4. oktober, 2012) http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet/earthfact.html
• NOVA ScienceNOW. "Rejse gennem jordens centrum." 10. juni kl. 2008. (3. oktober, 2012) http://www.youtube.com/watch?v=wuHau1LTH8Y
• Fletning, Phil. "Ti ting, du ikke ved om jorden." Opdag magasinet. 8. sep. 2008. (4. oktober, 2012) http://blogs.discovermagazine.com/badastronomy/2008/09/08/ten-things-you-dont-know-about-the-earth/
• Rige, Henry. "Hvad hvis jorden var hul?" Minuttens fysik/Vsauce. 26. august kl. 2012. (5. oktober, 2012) http://youtu.be/jN-FfJKgis8
• Robbins. "Kanaltunnelen." (4. oktober, 2012) http://www.robbinstbm.com/case-study/the-channel-tunnel/
• Robertson, Eugene C. "Jordens indre." U.S. Geological Survey. 14. januar, 2011. (5. oktober, 2012) http://pubs.usgs.gov/gip/interior/
• Shegelski, Mærke. "Ville du falde hele vejen gennem et teoretisk hul på jorden?" Videnskabelig amerikansk. 21. april kl. 2003. (5. oktober, 2012) http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=would-you-fall-all-the-wa
• Singh, Sunil Kumar. "Tyngdekraft." 26. september kl. 2007. (3. oktober, 2012) http://cnx.org/content/m15087/latest/
• UCSB Science Line. "Hvis jeg skulle grave et hul til jordens kerne, så spring, Ville jeg flyde, fordi tyngdekraften alle konvergerer på ét sted? "(5. oktober, 2012) http://scienceline.ucsb.edu/getkey.php?key=3224