@ 2016.07.03 , 22:30

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 (13)

24H最赞