Если бы люди смогли сделать сквозное отверстие между противоположными сторонами Земли, то что произошло бы с прыгнувшим туда человеком (высокие температуры в центре Земли не учитываем)?

#свободное падение
+1
#физика
10 февраля
14 333
Средний вопрос

Это классическая задача из «Занимательной физики» Якова Перельмана — в ней как раз рассматривалось движение через шахту, пронизывающую всю Землю. Если она строго вертикальна и внутри нее воздух, то пролететь насквозь не получится.

Почему? Потому что воздух помешает. Вблизи поверхности устоявшаяся скорость падения составляет около 50 м/с, разогнаться быстрее в падении мешает сопротивление атмосферы. В нашей шахте плотность воздуха будет расти с глубиной, так что скорость падения станет ещё меньше. На глубине около 16 километров падающие в шахту столкнутся с эффектом азотного наркоза, а примерно на отметке в 20 км начнут испытывать симптомы кислородного отравления. При средней скорости падения в 30 м/с или примерно полминуты на километр это означает, что где-то через 10-12 минут полёта, ещё до пересечения границы с мантией Земли (она начинается на глубине километров этак в сорок, но варьируется от места к месту), незадачливые путешественники потеряют сознание. И где-то через минут 20, пожалуй, умрут.

Если же взять скафандр, то можно забраться глубже. Современные водолазные скафандры держат давление до примерно 70 атмосфер, то есть до глубины (в воде!) около 700 метров. В нашей шахте такое давление будет примерно на глубине 35-40 километров (давление растёт экспоненциально. Грубая формула выглядит так: 8*lnP, где P — давление в атмосферах, а результат — в километрах), так что в скафандре получится долететь почти до мантии. Но это оценка очень грубая, поскольку уже при 34 атмосферах азот становится сверхкритическим, фактически он перестаёт быть газом или жидкостью — и приведённая выше формула оказывается ненадежной. Сверхкритический азот (мы воздух будем для простоты считать далее азотом) ведет себя отличным от газа образом.

Дальше биология заканчивается и начинается чистая физика. Останки отважного путешественника в скафандре будут медленно и печально, со всё замедляющейся скоростью, падать вниз. При давлении около 3 гигапаскалей, то есть 30 тысяч атмосфер, азот становится твердым, причем предварительно его плотность возрастёт. И сильно возрастет. При низких температурах и давлении в 1 ГПа азот имеет плотность больше, чем вода в нормальных условиях — сверхкритическое вещество остается, в отличие от жидкости, сжимаемым.

Где-то на отметке в сотни — точнее тут сказать без сложных расчётов не выйдет! — километров останки путешественника либо прекращают тонуть и зависают на одном уровне в очень плотном сверхкритическом азоте, либо ложатся на дно из твердого азота. Всё, путешествие закончилось еще в верхней мантии Земли.

Но если вы каким-то образом выкачали оттуда воздух, то пролететь всё равно не получится. Падающий предмет будет лететь не строго по прямой, так как вы его запустили с края вращающегося шара. Прыгнув в шахту, вы сохраняете свою горизонтальную скорость, в то время как стенки шахты по мере приближения к центру планеты будут двигаться медленнее (посмотрите видео ниже — оно интуитивно понятно без всяких там формул и вращающихся систем отсчета с фиктивными силами). В итоге вы сначала наберете приличную скорость, а потом с этой скоростью по касательной впечатаетесь в стенку. Даже успев предварительно пролететь хотя бы 100 км, вы наберете почти полтора километра в секунду — и ваш скафандр при моделировании касания стены можно в таких условиях считать жидким, его прочности в любом случае не хватит для безопасного гашения скорости.

В любом варианте вы опять-таки погибаете ещё в мантии Земли, вопрос только в том, по какой именно причине это произойдет. И извлечь останки не получится, поскольку опять-таки в любом из сценариев они застревают в шахте: либо скользя по стенкам к центру, либо утопая в сверхкритическом азоте.

Комментарии

14 Комментариев

Bril Roman
2 недели назад
-
0
+
Далее: Вы сольетесь с массой этого энергетического вещества. И сами будете той энергией, которая это всё поглощает. Именно поэтому мы, как я полагаю, состоим из чистой энергии. Да, все мы. которые себя ощущают чем-то вещественным. Но в глубоком понимании - мы лишь просто энергетическиё сгусток. Только и всего. И именно по этому, если мы и вся вселенная состоит из энергии - то с вероятностью в 50% (1-вариант) мы можем быть определенного вида симуляцией какого-либо процесса, запущенным из вне, как супер модель вселенной в игровом процессе или в оставшихся 50% (вариант - 2), как самостоятельно состоявшееся явление в пространстве. По первому варианту: мы - симуляция. Да, вполне вероятно. Но вопрос где? Ну допустим другой "человек" запустил комп, врубил сим и смотрит как развивается вся эта модель вселенной. Но здесь встает другой вопрос - а тот "человек" также где-то находиться. И если да то где? В каком-то другой, более обширной пространственно-временной вселенной? Это теория мультивселеной с её модулярностью. Второй вариант - мы возникли как само по себе явление. Слабый вариант, но от этого не менее вероятный. И опять же вопрос - где мы возникли? Что это такое, что явило в себе это явление? Это очень интересный вопрос. У кого какие мнения на данный вопрос?)
Bril Roman
2 недели назад
-
0
+
А что такое центр земли, или солнца, или чего либо ещё? Что дает центру -- быть центром? Что притягивает и так сильно раскаляет вещество внутри сверх объекта? Я бы смотрел от простого к сложному. Атом: скопление энергетических частиц, в каком-то понимании. Вокруг ядра атома отрицательное поле частиц - электроны. Сам атом - протоны и нейтроны. Они из глионов и кварков и по нисходящей. А что является самым основанием атома, так сказать его кирпичиком? Энергия. Простая чистая энергия. мелкая структурно-волновая писчинка энергии, обладающая определенными свойствами. В том чисте и притяжения. Это в моем понимании. А что может происходить с веществом при большом давлении? Оно будет сжиматься. А при очень большом? Сожмется еще больше. А при сверх высоком, когда все атому сольются воедино, объединятся всеми своими кирпичиками в единое целое? Гигантское давление. Гигантская масса. Гигантская сила притяжения. Единое энергетическая система в гигантском скоплении, состоящая из единого энергетического вещества (атомных кирпичиков) сжатых единое целое невероятным давлением. Это и будет так называемая "черная дыра". Вот что ждет нас в сердце больших планет, звезд и пр. Мелкие или не очень - но всё-же так называемые "черные дыры", либо их разновидность, но всё же со схожими характеристиками подобные элементы. Поэтому когда запланируете полет сквозь центр Земли, просто держите в голове, что если вы его даже и достигните, то уже точно не выберетесь никогда. Но это не точно)
Ешь Флефум
2 недели назад
-
1
+
Я бы стал рассматривать вопрос по частям, от простого к сложному и решал бы вопросы по мере усложнения. Мы вообще представляем, как устроена планета? Ведь ранее считалось, что в центре есть магнитное ядро, но сейчас есть несколько теорий и металлическое магнитное ядро не самое популярное. Если взять теорию с магнитным ядром, отбросить давление газов, температуру и прочее — физически вообще получится через такое пролететь\проехать? А если взять иную теорию, с какими-нибудь несколькими жидкостными носителями гравитации, то придется думать, как двигаться через жидкость, по искусственной трубе, в некой фантастической магнитной камере, которая будет отталкивать магму и т.д. И вот допустим мы решили, что тоннель создан. Мы берем навороченный автомобиль-подлодку и едем в тоннель. 1. Понятно, чтобы не било об стенку надо идти через полюса 2. Чтобы не размазывало вообще нужно спускаться с замедлением 3. Если в центре усиливается притяжение, то нужно ускориться и если доедем до центра, то просто придется еще сильней ускориться, чтобы выехать на пределы центрального притяжения. 4. Подключаем проблему с давлением. Тут несколько решений, которые можно совмещать: вытянуть "воздух" и закупорить тоннель, сделать нашу машину суперпрочной и т.д. 5. А что если мы не будем прыгать или ехать, а пролетим на очень высокой скорости, предварительно разогнавшись из верхних слоев атмосферы? В общем, так усложняя задачу, мы скорее всего сможем найти решение как пролететь сквозь Землю. Останется лишь самый важный вопрос: зачем)))
    Павел
    2 недели назад
    -
    0
    +
    Ешь, для быстрого перемещения между разными концами планеты. Прямая - это кратчайшее расстояние между точками. Можно объединить с космическими лифтами, поставив их на полюсах сверху. Вот уже транспортная система
Jora Bayramow
2 недели назад
-
0
+
Во-первых, однозначно прыгнувший в эту (гипотетическую) отверстие человек умрет. Во-вторых, его тело после нескольких амплитудных движений по отверстии туда и обратно, (если конечно не учитывать высокую температуру) наконец-то остановится в центре Земли и навечно там останется.
Dmitry Logov
2 недели назад
-
1
+
А будет ли давление экспоненциально увеличиваться? При приближении к центру вся масса земли, которая остаётся над прыгнувшим тоже ведь будет оказывать гравитационное влияние. А в самом центре земли масса со всех сторон будет перетягивать прыгуна и атмосферу на себя, что должно снижать давление. Учитывается ли этот фактор? Или им можно пренебречь?
    Zhe
    Zhe
    2 недели назад
    -
    0
    +
    Dmitry, гравитация в центре действительно обнулится, но давление верхних масс никуда при этом не денется и в центре будет максимальным.
Антон Малышев
2 недели назад
-
0
+
Все получится ,просто нужно попробовать) Нужно медленно опускаться в капсуле !
Павел Биленко
2 недели назад
-
3
+
Если отверстие сквозь Землю сделать по оси вращения Земли, то о стенки биться не придётся.
    Кирпань
    2 недели назад
    -
    0
    +
    Павел, ага, с Арктики в Антарктику. Тогда, если шахта будет без воздуха, путешественник должен будет вынырнуть в другой стороны.
    +
      ещё комментарии
      Alex
      2 недели назад
      -
      1
      +
      Кирпань, а чтобы шахта была без воздуха над ней надо просто поставить трубу высотой километров 100, с двух сторон, само собой 😁
Serge
2 недели назад
-
2
+
Я зачитался блэт это лучший текст в интернете за прошедшие минуты, мерси
Валерий Тимофеев
2 недели назад
-
1
+
С какого километра начинается ад с чертями?

Есть что спросить?

Вы можете получить ответ на вопрос по любой теме от экспертов нашей редакции, хорошо разбирающихся в этой теме.

Задать вопрос

Похожие вопросы

Может проломить, не сомневайтесь. Плотность пыли — ну, примем очень примерно за 50 кг/м3 (строго говоря,...Читать далее

«Наполнить вакуумом» — это оксюморон. Так лингвисты называют словосочетание, содержащие в себе смысловое...Читать далее

Почему пламя — не плазма? Оно же газообразное и проводит ток, то есть ионизировано.
Спрашивает
Belzebuth
#горение
+3
#плазма
#пламя
#физика
21 января
91 475
Сложный вопрос
10


Начну с краткого ответа. Пламя нельзя называть плазмой по двум причинам:

Кратко можно ответить так: относительно фотона вообще нельзя измерить скорость чего бы то ни было, в...Читать далее

Подтвердить?
Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно