你是不是也做過這樣的夢?小時候看動畫片,主角在地上挖個洞,嗖一下跳進(jìn)去,從地球另一邊冒出頭來,還順手摘了個南美洲的果子吃,這事靠譜嗎?
真要是挖個貫穿地球的洞,你跳進(jìn)去到底能不能到對面?
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你絕對到不了對面,別說阿根廷了,連地心都未必活著穿過。但別急,這背后的道理其實(shí)賊有意思,比動畫片精彩多了。
咱們先想象一下,要是真把地球挖穿,不考慮那幾千度高溫和幾百萬個大氣壓,就當(dāng)成一個光滑的管道,你往里一跳,會發(fā)生啥?
你以為會像坐滑梯一樣一路加速,然后悠悠從另一邊冒頭?錯!現(xiàn)實(shí)是,你會在洞里來回晃蕩,像個被彈弓打出去的石頭,最后停在中間。咋回事?這得從地心引力說起。
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站地面上,地心引力把你往下拽,方向指向地心。當(dāng)你跳進(jìn)洞,越往下,地球在你頭上的質(zhì)量越多,腳下的質(zhì)量越少。也就是說,引力不是越來越大,而是越來越小。
到了地心,四面八方的引力互相抵消,你反而失重了。但你好歹是高速沖下來的啊,動能不會憑空消失。過了地心,引力開始往回拽你,就像有個大手把你往回拉。
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你沖得越快,它拉得越狠。結(jié)果呢?你一路減速,等沖到對面洞口時,速度剛好減到零,然后又掉頭往回掉。這就成了個來回擺動的秋千,一次單程大概要42分鐘,來回整整84分鐘。
如果地球是均勻的實(shí)心球,忽略摩擦和自轉(zhuǎn),那么從一端到另一端的時間只跟地球密度有關(guān),算出來就是42分鐘,跟扔個石頭從地面到地心再彈回來的時間一樣,賊神奇。
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但仔細(xì)品,真有這么簡單嗎?咱們忘了兩件要命的事。第一,地球里頭熱得能把鐵化成湯。地核溫度跟太陽表面差不多,足足有5500攝氏度,壓力是地表的三百多萬倍。你還沒到地心,就已經(jīng)被壓成原子了,別說跳進(jìn)去,挖洞的機(jī)器都得先熔成巖漿。
第二,地球還在自轉(zhuǎn)呢!你往洞里跳的時候,由于地球在轉(zhuǎn),你本來有從西向東的線速度,越往地心走,這個速度相對于洞壁就越大,你根本直著掉不下去,會像洗衣機(jī)里的衣服一樣,狠狠撞在洞壁上,轉(zhuǎn)著圈地往下摔,最后被摩擦得灰都不剩。
所以,現(xiàn)實(shí)世界里,挖洞跳地球這個想法,就跟用勺子挖穿喜馬拉雅山一樣,純粹是扯淡。
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但科學(xué)家為啥還愛討論這事兒?因?yàn)樗軒驮蹅兝斫馕锢硪?guī)律。比如,你在地球表面扔個石頭,其實(shí)它也在做類似的“橢圓軌道運(yùn)動”,只是被地面擋住了。
如果地球是個點(diǎn),石頭就會繞圈。那個42分鐘的振動周期,其實(shí)就是近地軌道衛(wèi)星繞地球半圈的時間,你懂了吧?物理就是這么巧,萬物都有聯(lián)系。
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