如果你穿過地球中心,那該怎麼辦?答案有點奇妙

如果你從地心掉下去會怎樣?

跌落恐懼症是指對跌倒的恐懼,多數人類和動物在某種程度上都有這種恐懼。我們假設這樣一種極端恐懼的情況:如果你跌落至地心時會發生什麼?在儒勒·凡爾納的科幻小說《地心遊記》中,主人公們深入地下,發現了一片充滿千奇百怪生物並具有地下氣候系統的奇幻土地。然而,如果在現實中上演地心之旅,雖然你並不會真的遇到恐龍、怪物和地下社會,但這趟旅行依然將是險象環生。

那麼從科學角度來看,在地心之旅中會發生什麼呢?我們知道的是在地球的岩石地殼和灼熱的地幔之下,存在著外核和核心。然而在現實中,還沒有人能夠真正深入到地幔之下進行探索,因此我們無法取得第一手的環境樣本,但顯而易見的是,那裡不適宜人類生存。地球的外核由高溫的液態金屬構成,在某些地方溫度甚至超過太陽表面;核心同樣炙熱且緻密,這裡的壓力大約是三百五十萬個大氣壓,而在沒有專業設備的情況下,人一般只能承受約兩到四個大氣壓,此外身處地球核心還要承受比地球其他部分要略快的自轉速率。

如果你墜落至地心,以上就是你將面對的環境。但實際上人類還未能鑽探到如此深處,目前鑽探最深的是位於俄羅斯境內的科拉超深鑽孔。它深達地下 40,000 多英尺(12,226米),卻只有 9 英寸寬,因此你可能會被卡住並嚴重扭傷腳踝,導致你無法自由落體到科拉鑽孔的底部。

而且,即使你可以到達它的底部,那裡和地心仍然有著很長很長的距離。事實上,你甚至還沒衝破地殼。

科拉深孔深4萬英尺,但是僅僅是地殼的最外層就有12萬英尺。你需要越過2千萬英尺(或者說約等於4000英里)的距離方能抵達地球的正中心-也就是地球核心的中心位置。

就算存在一個足夠深廣的入口可以到達地心,那麼我們設想從入口處到達最底端需要耗時多久呢?那也許就要取決於自由沉降速度了。

正常情況下,自由沉降速度是指,當阻力(通常為空氣阻力)的數值與重力施加的力相互平衡抵消的狀態下,降落中的物體不再加速墜落:即該物體的運動速度不再增大。

在速度方面還有很多變數在起著作用,我們已知跳傘運動員以平臥的,腹部朝下的姿勢降落可以達到約每小時120英里的自由沉降速度。而速降跳傘運動員(頭部朝下自由落體)可以達到每小時300英里的速度。所有以上顯示,只從速度的方面考量,並且假設地底的空氣阻力和地表之上的空氣阻力相差無幾,那麼如果以腹部朝下的姿勢掉落到地心,花費的時間大約為33小時20分鐘。

如果以頭朝下的姿勢,就只需要13小時20分鐘。但實際上,這些資料將會很大程度上被重力的變化所左右。。。稍後會詳細介紹!當然,無論如何,到達地心這件事不會是簡簡單單地挖個夠深夠寬的坑,然後把你自己扔進去而已。

實踐中,在到達地球核心的過程中,你甚至挺不過幾個瞬間的。或者說,即使是僅僅想要到達地球外核,甚至僅僅是地幔處。首要的困難是高溫高壓,同時還需要克服缺氧的問題。

現行的標準氧氣罐大約只能維持5小時的使用,所以肯定是需要攜帶一個以上的氧氣罐的。帶著這些氧氣罐毫無疑問會增加自由沉降速度,因而你將會更快地抵達目的地。

但即便如此,我們來設想一下,你將會在科技更加先進的未來執行這項行動,並且你帶有非常充裕的氧氣,所以也沒必要有過多的擔心。

這裡將只剩下極端的高溫和無比巨大的壓力。通常來說,雖然所處的位置不同,溫度的變化也會存在一定差異,但只要你向地底深處進發,溫度就會逐漸升高,而且僅在地表以下幾英尺的地方你就能明顯地感覺到這裡比地表更加溫暖。向深處移動,你會發現這裡的壓力也在普遍增強(並且會有越來越多的空氣壓在你身上)。再者說,假設你已經有了一定的準備,並換上了一身為「地心之旅」精心特製的衣服,它能夠維持你的體溫並保證你在這趟旅途中的生存。你知道它將會為你抵禦怎樣的高溫嗎?

姆波尼格(Mponeng)金礦①是世界上最深的礦井,深2。5英里(約4000米),礦工需要一個小時才能從地表到達礦井的底部。雖然隧道內部的溫度已經被冷卻到了人們能夠接受的程度,但這個深度下岩石的溫度卻已經達到了60℃,比地面上至今為止測量記錄的最高溫度還要高。繼續向下,這個數字還會變得更加驚人。

在距離地表20-30英里(約32-48千米)的地殼②與地幔③的交界處,溫度在200-400℃之間。當這趟地心之旅行至地幔中部,我們已經身處於我們的行星表面下方深900英里(約1448千米)的地方。在你即將進入外地核之前,我們將會首先到達深1800英里(約2900千米)的地幔底部,這裡的溫度為4000℃,壓強高達140萬個大氣壓④(1。4GPa)。儘管你可能無法真的通過一個空洞到達如此接近地心的地方,但是在這裡如果沒有一套極為先進的壓力調節服,你的身體會因承受巨大的壓力的擠壓而在瞬間被撕碎。

一旦進入外地核⑤,你將要面臨超過7500℃的高溫,以及比地表強五十倍的磁場。繼續向內地核中移動,溫度反而會降低至5500℃——一個相對而言比較涼爽的溫度,但與此同時壓強卻會激增至350萬個大氣壓(3。5GPa)。而我們的旅程還沒有結束,你還有相當遠的一段距離要走。

內地核⑥的半徑僅有750英里左右(約1200千米),約為月球半徑的70%。所以如果繼續以自由沉降速度⑦移動,你就只剩下2-6個小時的行程了,除非你不再以原來的速度運動。這就不得不提到重力的作用,沿核心向裡,重力將無法再發揮出和在地表時同樣的效果。

姆波尼格金礦是目前地球上最深的礦井,被認為是最重要的金礦之一。該礦位於南非卡爾頓維爾,由Harmony Gold 擁有,2021年黃金產量為5。45噸。-中國黃金報。2022。5。27。04-礦業-海外

外地核的外界是以古登堡-魏徹特間斷面與地幔分解。這一間斷面是固態-液態相變面,指示外地核是熔融的。內、外地核的界線大約在5145公里深,界面清楚,是液態-固態相變處。

目前為止,地球的大部分質量通常都在你的上方,所以重力的壓迫感覺起來更弱,這意味著你的終端速度會變慢。因此,要預測你從地球上掉下去實際需要多長時間是極其困難的,不過可能需要幾周(有機會能做到)。一旦你最終到達中心,然後呢?你真的會只是掉進去然後從另一邊出去嗎?並非如此。還是因為重力。你可能會暫時從地球上面掉下去,但不需要很久重力就會再次發揮作用,把你從另一個方向拉回來。

然後你就會被這種前後運動所困,直到你最終恰好停在行星的中心;地心最裡面的區域,在那裡你會有好像失重一樣的感覺。退一步說,這將是一個不同尋常的安息之地!在現實世界中,這是你永遠不可能踏上的旅程。這在身體上是難以想象的,實際上是不可能的,所以,你的恐底症,你對摔倒的恐懼,還沒必要讓你恐慌。但是,如果有一個足夠深足夠寬的洞,有適量的氧氣供應,還有一套可以抵禦超高溫度的超先進壓力服,那麼我們最低限度可以開始這段旅程了。

任何敢於深入地球危險的深處冒險的人,肯定會被譽為全球英雄和無止境的冒險家。但是,如果沒有擁有某種從地球的另一端飛出去的方法,他們最終也會成為重力的犧牲品。以及這就是如果你從地心掉下去,會發生的情況。

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