Was passiert, wenn Sie den Boden durchbrechen? Was passiert, wenn man einen Tunnel durch den Mittelpunkt der Erde gräbt? Video: Was passiert, wenn man durch die Erde bohrt und in das Loch springt

22.02.2022Überschrift: Arten

Haben Sie sich jemals gefragt, was passieren würde, wenn Sie einen Tunnel durch den Mittelpunkt der Erde graben würden und wo ich dann landen würde? Die Antwort im „Psychiatrischen Krankenhaus“ ist lustig, aber nicht richtig. Sie können jetzt genau berechnen, wo Sie landen werden, es ist nicht schwer ... Jeder Punkt auf der Erde hat Koordinaten. Der Ball wird herkömmlicherweise in die südliche und nördliche Hemisphäre, anhand derer die Breitengrade gemessen werden, und die westliche und östliche Hemisphäre, anhand derer die Längengrade gemessen werden, unterteilt. Um also einen diesem Punkt gegenüberliegenden Punkt auf dem Planeten zu finden, müssen Sie das Vorzeichen des Breitengrads ändern, den Längengrad von 180 subtrahieren und auch das Vorzeichen ändern.

Aber ich beeile mich, alle zu enttäuschen...

...der größte Teil des Landes wird durch den Mittelpunkt der Erde auf die Wasseroberfläche projiziert. Ein sehr kleiner Teil der Erde wird zurück auf das Land projiziert. Auf der Karte wird es schwarz dargestellt.

Es gibt einige interessante Zufälle. Beispielsweise werden fast alle Einwohner Argentiniens und Chiles einen Tunnel nach China oder in die Mongolei graben und Einwohner Portugals nach Neuseeland. In Russland gibt es auch ein kleines Gebiet in der Nähe des Baikalsees, dessen Tunnel Sie zu den Falklandinseln führt

Die nächste logische Frage lautet: Und was passiert, wenn Wasser aus dem Weltmeer in diesen Tunnel strömt?

Wird es überlaufen und alles um sich herum überschwemmen? Nein, selbst wenn wir der Einfachheit halber davon ausgehen, dass die Temperatur in der Mitte des Tunnels Raumtemperatur sein wird, beginnt Wasser einzuströmen und mit Beschleunigung zu sinken. Wenn der Tunnel breit genug ist, werden nach dem Prinzip der kommunizierenden Gefäße die Wasserstände bei gleichem Druck, in unserem Fall R1 = R2, gleich sein. Da fast das gesamte Land über dem Niveau der Weltmeere liegt, wird ein mit Wasser gefüllter Tunnel fast wie ein Brunnen ohne Boden sein. Aber der Tunnel wird höchstwahrscheinlich zu eng sein und das Wasser wird nicht einmal die Mitte erreichen. Es wird durch enormen Druck herausgedrückt.

Was passiert, wenn Sie in diesen Tunnel springen?

Nehmen wir zum Spaß an, dass der Tunnel durchgehend massiv ist (durch den geschmolzenen Kern wird ein unschmelzbares Rohr gelegt) und dass Sie weder auf Temperatur noch auf Druck reagieren. Sonst endet alles in einer Tiefe von ein paar Dutzend Kilometern :-)

Sie werden schneller. Wenig später werden Sie durch die Coriolis-Kraft gegen die Wand gedrückt und Sie gleiten daran entlang wie einen Hügel hinunter. Aufgrund der Reibung werden Sie niemals die andere Seite des Planeten erreichen. Um dies zu verhindern, muss der Tunnel entweder von Pol zu Pol oder krummlinig gebohrt werden – Sie erhalten einen Bogen, wodurch Sie auf keinen Fall den genau gegenüberliegenden Punkt des Planeten erreichen können.

Wenn der Tunnel die richtige Krümmung hat, fallen Sie zunächst mit normaler Beschleunigung hinein und erleben völlige Schwerelosigkeit. In der Zwischenzeit wird die Beschleunigung allmählich schwächer, und wenn Sie am Punkt maximaler Nähe zum Erdmittelpunkt fliegen, erreichen Sie eine Geschwindigkeit von etwa 7 km/s. Wenn der Tunnel entlang der Planetenachse verläuft und gerade ist, entspricht die maximale Geschwindigkeit genau der ersten kosmischen Geschwindigkeit für den Punkt, von dem aus Sie zu fallen begonnen haben. Nachdem Sie diesen Punkt passiert haben, wird die Beschleunigung negativ und Sie verlangsamen immer aktiver (immer noch erleben Sie völlige Schwerelosigkeit). Schließlich verschwindet Ihre Geschwindigkeit genau am Ausgang des Tunnels. Innerhalb einer Sekunde können Sie die australische Landschaft betrachten und schnell winken Hand, danach fängst du an zurückzufallen und so weiter – du fliegst endlos hin und her.
Wenn der Tunnel nicht entlang der Erdachse liegt und daher die Form eines Bogens hat, benötigen Sie für den Rückflug einen zweiten Tunnel – mit einer Krümmung in die andere Richtung. Natürlich führt Sie dieser zweite Tunnel nicht mehr zum Ausgangspunkt, sodass Sie für endlose Hin- und Rückflüge den gesamten Planeten mit Tunneln ausgraben müssen, die sich möglicherweise nie wieder bis zu ihrem Anfang schließen lassen. Dies muss berechnet werden.

Nun, wenn die Luft noch im Tunnel bleibt, können Sie auf maximal 200 km/h beschleunigen, und Ihre Trägheit wird natürlich nicht ausreichen, um die andere Seite des Planeten zu erreichen. Sie schwingen mehrmals in großer Tiefe und bleiben in der Schwerelosigkeit nahe der Mitte stehen. Endlich!

Die Fachzeitschrift American Journal of Physics (AJP) hielt es für notwendig, einen Artikel von Alexander Klotz, einem Absolventen der McGill University in Montreal, Kanada, zu veröffentlichen, in dem er berechnete, wie viele Minuten es dauern würde, quer durch die Erde zu fliegen.

Wir sprechen natürlich von einer hypothetischen Reise durch einen Tunnelbrunnen, die beispielsweise in London beginnt, durch die Mitte des Planeten führt und auf der anderen Seite endet. Wenn ein solcher Tunnelbrunnen tatsächlich existieren würde, dann würde sich sein Ausgang auf der Antipodeninsel in der Nähe von Neuseeland befinden. Es liegt genau gegenüber von London in senkrechter Richtung.

Glaubt man früheren Berechnungen aus dem letzten Jahrhundert, dann würde eine Person, die in London in einen Brunnentunnel gesprungen ist, in 42 Minuten und 12 Sekunden auf der Antipodeninsel herausfliegen. Und laut Klotz stellte sich heraus, dass der Springer in 38 Minuten und 11 Sekunden am Ausgang sein würde.

Wie der Absolvent erklärte, berücksichtigten bisherige Forscher nicht, dass sich die Dichte der Erde mit der Tiefe ändert – sie gingen von einem bestimmten Durchschnittswert aus. In der Tiefe – insbesondere im Bereich des Metallkerns – ist der Planet deutlich dichter. Dort ist die Schwerkraft stärker. Dementsprechend ist die durch die Gravitationskräfte erzeugte Beschleunigung höher.

Klotz nahm Korrekturen vor, indem er Daten über die Dichte des Untergrunds in verschiedenen Tiefen verwendete, die kürzlich durch seismische Sondierungen gewonnen wurden. Und er stellte fest: Der Springer wird schneller zum Erdmittelpunkt fliegen als bisher angenommen. Es wird mit einer Geschwindigkeit von 29.000 Kilometern pro Stunde vorbeifliegen. Dann wird es langsamer und nähert sich dem Ausgang. Aber am Ende wird es immer noch schneller zur Antipodeninsel kommen – fast 4 Minuten.

Antipodes Island ist die größte der Antipoden-Inseln in der Nähe von Neuseeland. Von dort aus wird der Reisende von London aus abfliegen.

Hat sonst noch jemand etwas zu diesem hypothetischen Thema hinzuzufügen?

Zum ersten Foto lesen Sie übrigens hier , und hier Der Originalartikel ist auf der Website InfoGlaz.rf Link zum Artikel, aus dem diese Kopie erstellt wurde -

Betrachten wir den Sturz aus physikalischer Sicht. Lassen Sie uns den Luftwiderstand (und seine Existenz) und die Reibung an den Tunnelwänden vernachlässigen. Wir werden die Dichte der Erde als homogen betrachten, obwohl dies in Wirklichkeit natürlich nicht der Fall ist)

Wir haben herausgefunden, dass Ihr Fall der Bewegung eines harmonischen Pendels ähnelt, und haben die Zeit berechnet, in der Sie an der Erde vorbeifliegen. Dann muss man das natürlich immer wieder tun. Aufgrund des Widerstands der Luft und der Wände sowie der Inhomogenität der Erde wird Ihr Fall jedoch eines Tages aufhören und Sie werden im Mittelpunkt der Erde stecken bleiben.

Nun zu dem, was Sie sehen und fühlen werden. Nehmen wir an, dass Sie während dieser kleinen Reise nicht an Temperatur, Druck oder Überlastung sterben und die Veränderung beobachten können Umfeld. Das Bild hängt stark von dem Punkt ab, an dem Sie zu fallen begonnen haben. Sie waren wahrscheinlich auf dem Kontinent. Dabei überfliegt man zunächst etwa 30 km der Erdkruste. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass grundsätzlich unser gesamtes Wissen über die Struktur der Erde und ihre Tiefenverhältnisse hypothetisch ist und auf geophysikalischen Daten basiert, wie beispielsweise Änderungen der Geschwindigkeit von Wellen, die verschiedene Schichten durchqueren. Also. Die Dicke der kontinentalen Kruste hängt von den tektonischen Bedingungen ab. Am größten ist es in den Bergen (bis zu 70-75 km), am geringsten in Gebieten, die einer Ausdehnung unterliegen, an Meeresrändern und in Meeressenken. Zunächst durchfliegen Sie eine Schicht aus Sedimenten und Sedimentgesteinen, sofern vorhanden. Dann kommt eine Schicht aus Gneisen und anderen metamorphen Gesteinen. In ihnen sind eingedrungene Granite erkennbar. Unter dieser Schicht befinden sich stark metamorphisierte Basalte, die sich in Amphibolite und Granulite verwandelt haben. Während dieser Zeit werden Druck und Temperatur stetig ansteigen. Hier können Sie sich an so etwas wie den geothermischen Gradienten erinnern, der zeigt, wie stark die Temperatur mit der Tiefe ansteigt. Sie hängt stark von den tektonischen Bedingungen ab und wird unter den Bergen am größten sein.

Wenn Sie Ihren Sturz aus irgendeinem Grund von einer ozeanischen Insel oder einem Ozean aus begonnen haben, passieren Sie zunächst Sedimentschichten, dann basaltische Kissenlava und die zu ihnen führenden Gänge. Sie werden von Gabbro-Intrusionen unterlagert. Schließlich erreichen Sie den Mantel. Die Dicke der ozeanischen Kruste wird sieben Kilometer betragen. Im Allgemeinen kann das Bild, das Sie sehen, recht ungewöhnlich sein und hängt von der tektonischen Region ab, in der Sie ein Loch gebohrt haben.

Die Trennung zwischen Mantel und Kruste ist die Moho-Grenze. Der Mantel besteht aus Peridotiten, die Olivin (Mg,Fe)2SiO4 und Pyroxen (Mg,Fe)2Si2O6 enthalten. Beim Eintauchen verwandeln sie sich in stabilere Polymorphe. Dies wird sich in Tiefen von etwa 410 und 660 km bemerkbar machen. Wenn man sich von der Moho-Grenze durch den ziemlich festen Mantel nach unten bewegt, erreicht man eine Schicht, die zähflüssiger und flüssiger erscheint. Tatsache ist, dass das Material dieser Schicht, die Asthenosphäre, einem teilweisen Schmelzen unterliegt. Etwa 1-5 % der Substanz schmilzt (die Menge hängt stark von den tektonischen Bedingungen ab). Der hohe Druck, der durch die darüber liegenden Schichten entsteht, verhindert ein vollständiges Schmelzen. Die entstehende Schmelze umhüllt die Mineralkörner und sorgt für die Fließfähigkeit des Stoffes. Hier können sich auch Herde aus aufsteigendem basischem und ultrabasischem Magma bilden. Alle relativ harten und elastischen Schichten über der Asthenosphäre sind die Lithosphäre. In Platten unterteilt, die Wassermelonenschalen ähneln, gleitet es entlang der Asthenosphäre und macht vertikale Bewegungen, wobei es auf der Oberfläche dieser viskosen Schicht schwimmt. Unterhalb der Asthenosphäre und an einer Grenze von 410 km wird eine viskosere Mesosphäre unterschieden. Zu diesem Zeitpunkt wandelt sich Olivin in eine Modifikation mit Spinellstruktur um.

Der untere Erdmantel beginnt in einer Tiefe von 660 km. Es besteht wahrscheinlich aus Mineralien mit der Perowskitstruktur (Mg,Fe)SiO3 und Magnesiowüstit. Im unteren Erdmantel enthalten Mineralien riesige Wasserreserven. Der gesamte Erdmantel, den Sie durchquerten, war fest, da er neben hohen Temperaturen auch hohen Temperaturen ausgesetzt war hohe Drücke. Konvektive Strömungen im Erdmantel sind zu langsam, um bemerkt zu werden.

Schließlich erreichen Sie die Gutenberg-Grenze, die den Kern vom unteren Mantel trennt. Sie sind 2900 km von der Oberfläche entfernt. Diese Grenze ist von einem Friedhof aus Bergen untergetauchter und teilweise geschmolzener Lithosphärenplatten bedeckt.

Von 2900 bis 5120 km tauchen Sie durch einen flüssigen Außenkern, der aus einer Eisen-Nickel-Legierung mit Verunreinigungen aus Schwefel, Wasserstoff und einigen anderen Elementen besteht. Es gibt eine intensive Vermischung der Materie, die das Erdmagnetfeld erzeugt, aber aufgrund der geringen Geschwindigkeit ist es unwahrscheinlich, dass man es sieht. Der feste innere Kern, ein Produkt der allmählichen Abkühlung und Verfestigung des äußeren Kerns, reicht bis in eine Tiefe von 6370 km. Es hat eine ähnliche Zusammensetzung und besteht aus Eisen, Schwefel und Nickel.

Nun zu dem, was Sie sehen und fühlen werden. Nehmen wir an, dass Sie während dieser kleinen Reise nicht an Temperatur, Druck oder Überlastung sterben und Veränderungen in der Umgebung beobachten können. Das Bild hängt stark von dem Punkt ab, an dem Sie zu fallen begonnen haben. Sie waren wahrscheinlich auf dem Kontinent. Dabei überfliegt man zunächst etwa 30 km der Erdkruste. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass grundsätzlich unser gesamtes Wissen über die Struktur der Erde und ihre Tiefenverhältnisse hypothetisch ist und auf geophysikalischen Daten basiert, wie beispielsweise Änderungen der Geschwindigkeit von Wellen, die verschiedene Schichten durchqueren. Also. Die Dicke der kontinentalen Kruste hängt von den tektonischen Bedingungen ab. Am größten ist es in den Bergen (bis zu 70-75 km), am geringsten in Gebieten, die einer Ausdehnung unterliegen, an Meeresrändern und in Meeressenken. Zunächst durchfliegen Sie eine Schicht aus Sedimenten und Sedimentgesteinen, sofern vorhanden. Dann kommt eine Schicht aus Gneisen und anderen metamorphen Gesteinen. In ihnen sind eingedrungene Granite erkennbar. Unter dieser Schicht befinden sich stark metamorphisierte Basalte, die sich in Amphibolite und Granulite verwandelt haben. Während dieser Zeit werden Druck und Temperatur stetig ansteigen. Hier können Sie sich an so etwas wie den geothermischen Gradienten erinnern, der zeigt, wie stark die Temperatur mit der Tiefe ansteigt. Sie hängt stark von den tektonischen Bedingungen ab und wird unter den Bergen am größten sein.

Der untere Erdmantel beginnt in einer Tiefe von 660 km. Es besteht wahrscheinlich aus Mineralien mit der Perowskitstruktur (Mg,Fe)SiO3 und Magnesiowüstit. Im unteren Erdmantel enthalten Mineralien riesige Wasserreserven. Der gesamte Mantel, den Sie durchquerten, war fest, da er neben hohen Temperaturen auch hohen Drücken ausgesetzt war. Konvektive Strömungen im Erdmantel sind zu langsam, um bemerkt zu werden.

Ein ähnliches Beispiel wurde im Buch „Entertaining Physics“ gegeben. Es gab ein Kapitel über Fantasie und Realität in Büchern, und ein solches Problem tauchte im Zusammenhang mit einem der Bücher auf.

Zur Berechnung der Reisezeit gab es Berechnungsformeln. Es stellte sich heraus, dass die Fahrt unabhängig von der Distanz 42 Minuten dauern kann, wobei Sie in der ersten Hälfte der Fahrt mit genau demselben Beschleunigungsmodul beschleunigen und in der zweiten abbremsen.

Als Beispiele wurden der Bau einer Eisenbahnstrecke zwischen Moskau und Leningrad und die Fahrt durch den Erdkern betrachtet.

Dementsprechend stellen sich zwei Fragen, die eine Umsetzung dieses Vorhabens nicht zulassen. Der erste ist der Widerstand der Umwelt. Der Zug/die Person/die Kapsel muss sich im freien Fall im Vakuum bewegen, sonst kann die letzte Etappe der Reise aufgrund der Widerstandskraft nicht überwunden werden. Es fehlt einfach die Trägheit. Und zweitens muss der Tunnel, durch den sich das Objekt bewegt, ideal sein. Es muss direkt sein und keinen äußeren Veränderungen unterliegen, und damit eine Person dorthin fliegen kann, ist es auch notwendig, dass im Inneren normale Temperatur- und Druckbedingungen aufrechterhalten werden.

Darüber hinaus wissen wir nicht vollständig, wie unser Planet funktioniert. Wir sind uns nicht einmal sicher, ob die Erde einen festen Kern hat oder ob die Masse des Planeten ungleichmäßig verteilt ist verschiedene Teile. Wir können uns nicht vorstellen, wie sich der Bau eines Tunnels durch das Zentrum auf die Erde auswirken wird.

Video: Was passiert, wenn man durch die Erde bohrt und in das Loch springt?

Jetzt können wir also zu dem Schluss kommen, dass es besser ist, nicht zu springen – es ist gefährlich!!! 🙂 🙂