如果一直往地下挖,能挖到美国吗

大家好

我是大脸喵

前几天后台出现了一个有趣的留言

提出了一个脑洞大开的问题

在地球挖一个洞

人跳进去会从另外一边掉下去吗?

这么有趣的问题

还是可爱的粉丝留言

当然要马上安排起来!

一直往地下挖会掉到哪里

记得小学去阿尔山的天池玩,导游一本正经的跟我们介绍道,这个天池特别的深,连着美国的一座喷水池,如果幸运的话,可以看到从美国游过来的小鸭子。

小时候的我还真的信了,后来虽然知道被骗了,地心那么热,即使真过来那也是只熟鸭子,但也一直以为我们脚下正对着的就是美国。

而且不知是受了谁的误导,我周围的朋友中,有不少也以为挖穿会去到美国。

但实际上,即使真的挖穿了地球,我们也去不了美国,而是掉去南美洲。

世界各地都有不少人关心,自己的脚下究竟正对着的是哪里,这种对应的地点,还有个专业的定义,叫做对跖点,是指地球直径的两个端点,二者的经度相差°,纬度值相等,而南北半球相反。

但是由于地球表面有超过70%是海洋,所以世界上很少有两个城市刚好互为对跖点,而我们就是幸运的少数城市。

从北京的中心挖一个洞,你会出现在阿根廷东南沿海内侧的潘帕斯大草原,从上海的中心挖一个洞,则会出现在阿根廷附近靠近乌拉圭的萨尔托。

潘帕斯大草原

挖地球大赛

我们对于挖穿地球,只是停留在好奇上,网上也有些无聊的人,记录自己用铲子挖地球的过程,但冷战时期的苏联和美国却正式的展开了一场battle。

这场“打洞比赛”源自于美国海洋物理学家沃特·蒙克的一个想法,年他首次提出了在大洋底部打一口穿透莫霍面的超深钻井,以此对地球展开进一步的研究。

因为大洋地壳比大陆地壳薄,所以选在海底钻探,可以节省一些路程。

年,一批具有相似想法的美国科学家,正式向国家科学基金会提出了「莫霍计划」,次年计划获得了基金会的资金支持,研究人员们就兴奋的开挖了。

年,莫霍计划取得了初步的进展,负责钻探工作的CUSSI号钻井船,成功在墨西哥瓜德罗普岛近海,钻了5口深海钻井,这些钻井最深达到米,是有史以来第一次在深海海底打钻成功。

可是此后就没有取得突破了,在深海钻进米已经是当时操作的极限。

CUSSI号钻井船

但此时计划的预算却在快速增长,到了年,计划费用已经高达1亿多美元,是早期计划的6倍。

高额的费用没能换来有价值的成果,基金会已经慢慢对这项计划丧失了信心,雪上加霜的是同期的载人登月「阿波罗计划」前景大好,于是莫霍计划失去了拨款,只得终止研究。

阿波罗11号留下的标志性照片

这是人类第一次登月

美国放弃了,而竞赛的另一方苏联的「地球望远镜计划」,却在如火如荼的展开着。

由地质部牵头,联合了全苏联多个部门参与到计划中,在北极圈附近的科拉半岛建起了神秘的「科拉超深钻井」。

并且投入了大量资金,据说当时所有参与项目的人员都能获得一套莫斯科的公寓房,月薪甚至可以达到当时大学教授一年的收入,而这全都是为了一个目标——挖到地下00米。

科拉超深钻井的部分工作人员

和美国一样,计划面临着重重困难,钻头每往下挖米,周围的温度就会升高大约3℃,同时压力也会随着增加,长时间在高温高压的状态下工作,使得钻头变得非常容易损坏。

而且几公里长的钻杆自身重量也是不小的负担,经过反复的尝试,选择了轻铝合金作为钻杆材料,并量身打造了地质钻头,钻探计划顺利展开。

从地表到米的过程都比较顺利,随后钻头进入到了一个相对脆弱的岩层中,在继续下挖的过程中,周围的岩石开始塌落,碎石卡住了钻杆。

操作人员在提起钻杆的过程中,钻头又意外掉落,这样的事故不断发生,也因此影响了钻探的进度。

但在强大的资金支持下,经过好几年的努力,终于迎来了首个历史性时刻。

年6月,钻孔深度达到了米,打破了美国奥克拉荷马州BertharRogers超深钻孔保持的世界记录,从此钻头每前进的1米,都是在创造历史。

但这并不容易,随着深度的增加,温度升高也越来越快,据当时工作人员统计,米预期温度为℃,但实际达到了℃,在如此高温下人类已经发现的大部分金属,都成了软柿子。

钻头快速磨损,没用几下就报废了,需要从将近1万米的深度升上来,换好再下降继续钻,这一来一回就需要7、8个小时,而这样的重复每天都要进行很多次。

成功进入1万米岩层后,钻头和钻杆的自重超过了吨,加上周围岩石的摩擦力,钻杆被拧断了好几回。

为此,苏联专家开发出了不依赖地面马达,可以自动旋转的牙轮钻头,并使用冲洗液为钻头润滑、降温和带走岩石碎屑。

这些都在不断加重人力物力的负担,好在付出换来了收获,年首次突破了10米深度。

按照这个速度,很快能达到00米的目标了,可之后的6年却只前进了米,之后受到国内政治、资金不足和技术原因等多重限制,钻探工作最终停留在了米。

但钻探过程中收获的各个深度的岩心标本,为地质学家研究地球提供了宝贵的资料,研究持续了数年,直到6年因资金耗尽结束。

封死科拉超深钻洞口已经生锈的金属帽

上面的深度还写错了

后来,3年美国重拾莫霍计划,改名为「综合大洋钻探计划」,4年我国也参与其中,而此时的目标已经不是挖穿地球,而是为人类研究地球变化、了解海底世界、勘探各种资源开辟一条新途径。

8年卡塔尔的阿肖辛油井抵达了米,首次打破了「科拉超深钻井」的记录。

年库页岛的Sakhalin-I油井又成功突破了米,不过以垂直深度来看,科拉超深钻井还是最深的那个。

已成废墟的科拉超深钻井

地球究竟能不能挖穿

科拉超深钻井是地球上最深的人造物,但这一深度和地球半径千米相比,只占到了0.19%。

而且根据测算地球内部的温度,可以达到℃,以人类目前拥有的科技和材料是无法承受这样的高温的。

但随着科技的不断进步,说不定哪天科学家们就发明出了,可以抵御高温高压的强悍材料,但科学家们却说:即使未来人类可以挖穿地球,也不能这样做。

因为地球内部有大量滚烫的岩浆,如果大量喷出,后果不堪设想。

而且地球是一个密封的球体,挖穿后压力势必会有所改变,地球自转会随之变快或是变慢,这将会导致怎样的后果,谁也无法做出准确的判断。

如果挖穿能掉去另外一边吗

虽然挖穿地球这件事几乎是不可能发生了,但幻想一下高速旅行还是可以有的。

我们可以假设一个最简单的状况,沿着地球的自转轴打洞,这样就可以忽略地球自转的影响,在洞的两端紧紧扣上盖子使洞内真空,这样就不用考虑空气阻力,假设地球是密度均匀的球体,而且洞壁完全隔热,然后出发!

在地球表面重力加速度为1g(约9.8m/s),随着不断的深入引力逐渐变小,加速度也随之逐渐变小,但同时下落速度在不断增加。

到了地球中心,引力为0,但此时速度已经达到最大值,所以可以冲过地心,向另一端飞去。

越过地心后,受到和运动方向相反的引力,所以开始慢慢减速,随着离地心越来越远,引力逐渐增大,使得到达洞口另一端时速度降低到0。

于是受到引力影响会重新下落,飞回原来的洞口,然后不断持续这个过程。

如果把洞换到赤道,那自转就无法忽略,水平方向上就会有一个速度为m/s的力(自转线速度),受到这个力的作用,不可避免的就会撞到洞壁上,在完全弹性碰撞的情况下,这种碰撞就会持续不断,一般人都是受不了的。

况且实际情况更加复杂,跳进洞里究竟会经历什么?还是让勇敢的人先跳跳看吧。

以上

就是本期的全部内容

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