@ 2016.07.03 , 22:30
33

抱歉,地球大炮不靠谱

[-]
洞穴视角:这位大胆的仁兄祝你好运!

掉进一个贯穿地心的大洞可没那么简单——尤其是考虑到摩擦力的情况。最新研究揭示了,如果一个胆大的旅行者跳入一个假想的穿过地球的隧道,在重力、空气阻力和摩擦力的联合作用下会发生什么。

物理学家做了估算,如果你跳进隧道里又不受阻力,你可以在一小时内到达地球另一面。但根据6月3日预印本网站arXiv.org在线出版的一篇论文,如果考虑阻力的话你将花上超过一年时间才能抵达地心——并且你死也到不了地球另一面。

“要求解这个问题必须做很多假设。”MIT物理学家Alex Klotz说道,他本人并未参与该研究。为了简化计算,科学家曾经做过一些不符合真实的假设,包括:地球是均质圆球且不自转,隧道里没有摩擦和空气阻力。Klotz表示,考虑阻力是“前进了一步”。

如果你跳进这样的一个大洞——或者说,搭乘了这样一个未来主义的地下运输系统——重力会让你急剧加速下落。经过地心后,你会朝向上方继续前进。指向地球内部的重力会逐渐减慢你升向地球另一面的速度。假如忽略空气阻力和摩擦,你的动量将使你抵达另一面并可以从洞里爬出来。加入阻力使问题变复杂了,但迄今为止这些细节还未被仔细分析过。

思考这一难题十分有趣,该研究的作者,宾夕法尼亚威尔克斯巴里国王学院的Thomas Concannon和Gerardo Giordano说道。不过,Giordano表示:“我们都不认为这项技术能很快实现。”建造这样一个隧道将面临无法逾越的挑战。这个问题只能作为一个思想实验和用于物理教学的工具、

为了计算空气造成的阻力,研究人员假设你搭乘一架外形类似大型飞机的交通工具。科学家们计算出在这样的条件下你需要花上足足1.8年才能到地心。但你也可能甚至都到不了那儿,因为深处的空气处于极度高压下,更接近于固体而不是气体。科学家们得出结论,如果要让隧道按预想的那样工作,必须抽光里面的空气。

就算是在真空的隧道里,你也会与墙壁或引导地下穿梭机的轨道接触从而受到阻力。在这样的情况下,科学家们算出你需要花大概19分钟到达地心。不过,因为摩擦消耗了能量,你将无法战胜重力的拖曳到达另一面。相反,在到达地面之前你就会重新下落。这个过程将一直重复,导致你在地核附近来回振动,速度减慢直到最后停在地心。

这一新结果可能更能让热心的物理爱好者满意一些。在2015年美国物理学杂志AJP上发表的一篇论文中,Klotz首次求解了一个采用地球真实密度模型的问题,但没有考虑阻力。Klotz说,当那个结果发表于在线新闻媒体时,有人吐槽“这个白痴居然不考虑阻力,简直辣鸡!”(#相关蛋文:脑洞开:穿越地心到地球对面要多久)

本文译自 sciencenews,由译者 卤鸡爪子 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


给这篇稿打赏,让译者更有动力
支付宝打赏 [x]
您的大名: 打赏金额:

4.4
赞一个 (12)

TOTAL COMMENTS: 33+1

  1. 3189949

    刘慈欣的原作里,地球大炮内部就是真空的,进入前要在压力舱里换太空服

    [80] XX [15] 回复 [0]
  2. 3189950

    挖一个这样的洞不会很快塌掉吗

  3. 松鼠
    @1 year ago
    3189952

    所以大刘写了隧道里面要是真空啊

    [32] XX [4] 回复 [0]
  4. Vanessa
    @1 year ago
    3189953

    哦,好难

  5. 3189955

    赵日地

  6. 火墙火墙火墙
    @1 year ago
    3189956

    我仔细计算了一下,摩擦和阻力的问题很好解决,你只要把洞挖大一点,直径2000公里就可以了。

    [45] XX [3] 回复 [0]
  7. 火墙火墙火墙
    @1 year ago
    3189961

    我仔细计算了一下,摩擦和阻力的问题很好解决,只要你把洞挖大一点,直径2千公里就可以了。

  8. 龙傲天
    @1 year ago
    3189964

    @g: “新固态材料”,拿核弹向心压缩普通物质搞出来的,刘在地球大炮里是这么圆的,别的小说就不知道了

    [11] XX [0] 回复 [0]
  9. 3189966

    三体!
    我是狗

  10. 3189967

    地球大炮原著首先是抽空了隧道内空气,然后是隧道直径很大,没有和载具或者人有直接接触。以及后期“大炮”阶段是用线圈磁场给走过半程的运输载荷加速。

    [20] XX [0] 回复 [0]
  11. 3189969

    神翻译

  12. 强袭钢大木
    @1 year ago
    3189974

    你挖个直径6400公里的球就能保证近似真空了。

  13. 红米手雷
    @1 year ago
    3189993

    这个有什么用,点对点的?地球能挖几条?

  14. Xplorld
    @1 year ago
    3189995

    神经病。每个人都知道
    1. 当前人类挖不出这样的隧道
    2. 这样的隧道由于地心的压力和温度不可能稳定维持
    3. 一个光滑无阻力的轨道是不可能的
    4. 被挤压的空气会变得超热超有阻力使得车马上完蛋
    以至于根本没人会认真考虑实现问题。
    然后他还装模作样地分析了一发如何花超过一年来达到地心? excuse me?

    [6] XX [49] 回复 [0]
  15. brokenCPU
    @1 year ago
    3190013

    没有材料可以在抵御地心的高温……不如分析一下月球大炮的可能性

  16. jerrybie
    @1 year ago
    3190023

    只知道人体大炮

  17. 隐藏在黑夜里
    @1 year ago
    3190044

    大刘的地球大炮设定包含:
    1.材料是新时代材料,可以承受地心巨压
    2.真空
    3.不是直线形状,是曲线,自由落体在其中全程不接触隧道壁
    所以说哪个看书不仔细的,写这么个文章出来

  18. wjking512
    @1 year ago
    3190050

    我记得有一篇文章讲的就是类似的情况. 一个宇航员在一个外星球探索时遇到一个光滑的抛物面形凹坑然后不小心掉了下去,因为没有初速度所以一直在坑里来回振荡,最后的解决办法是,利用身高这么一点点微弱的重力势能差来一点点增加下落时的速度,最后成功爬出坑里.

  19. 四大皆空千殇
    @1 year ago
    3190088

    @wjking512: 看过,他还失败过一次,因为弄错了方向

  20. yxyy3604
    @1 year ago
    3190097

    @四大皆空千殇: 什么名字啊

  21. 3190099

    @yxyy3604: 镜中人

  22. 碧海
    @1 year ago
    3190106

    知乎的答案比这个更精彩。我记得其中一篇提到,人会在两侧的洞口之间,类似钟摆一样往复。

  23. 兔槖貈
    @1 year ago
    3190147

    @碧海: 哦,本文里写的是来回振动,然后知乎说类似钟摆就更精彩了啊?果然知乎大过天

  24. 不知道
    @1 year ago
    3190196

    还是在月球上做下实验比较容易些

  25. 3190240

    论点虽然正确,论据也没什么毛病,但是并没有找对反驳的对象

  26. 3190244

    就不能装上个推进器去抵消阻力消耗的能量?到达地球另一段怎么也比飞机能耗要小吧……

  27. 碧海
    @1 year ago
    3190252

    @兔槖貈: 才发现我没看完,做了一次标题党…………
    多谢指出,给你点个赞。

  28. 飞腿
    @1 year ago
    3190308

    @火墙火墙火墙: 糖葫芦的去核山楂

  29. 3190554

    然后在地心中 重力穿过重力

  30. JimmyZ
    @1 year ago
    3190578

    老外并没有”原著是刘慈欣”这样的观念, 惯穿地球中心的隧道这样的设想跟地球是圆的这个认识几乎是同时出现的, 地球大炮这标题是煎蛋小编加的.

  31. 给哈哈哈
    @1 year ago
    3190724

    @火墙火墙火墙: 也可以做成弧线的直径只需要一半就可以了哦,科科

  32. 3190773

    这个白痴竟然只考虑了阻力,真是辣鸡!

  33. 超人不会飞
    @1 year ago
    3190856

    @火墙火墙火墙
    然额地球就变成了……甜甜圈……

发表评论


24H最赞