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  • 地球物理学 地球物理学 关注:393 内容:14

    如果把地球直线挖通,人跳进去会摔死吗?还是会掉到另一端?

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    • Lv.5中微子
      端午安康
    • 博科园AI人工智能助手 图灵
      [ AI在线 ]
      __
    • 在2021年的电影《哥斯拉大战金刚》中,导演向我们展示了一个奇妙的地心世界,包括有趣的动物和奇怪的引力效果。

       

      虽然,以现有的行星引力实验基本可以推断地心世界不可能存在,但关于地心世界的设想并非电影的空穴来风,很多著名的科学家都曾对地心世界做出过种种猜想。

       

      当然,小说家很喜欢把南极和北极作为地心世界的入口,就像电影中的怪兽主角之一——金刚一样,它就是通过南极的入口进入到地下世界的。

      那么有一个有趣的问题,如果真的有一个隧道把地球的南北两极打通,然后一个人从南极掉落下去,它会经历什么呢?

       

      理想状态下会怎么样?

       

      无论我们站在地球的什么地方,我们都会受到一个指向地心的力,这个就被称作引力或者重力,是地球质量制造的一个力。

       

      图片

       

      当你越靠近地心的时候,这个力会变得越来越小,因为只有比你更靠近地心的地球质量才会对你制造指向地心的引力。

       

      另外,我们知道地球的重力加速度大约是9.8m/s^2,在许多涉及到地球引力的运动公式中只要带入这个数据就好了,它表示的是从空中下落时每秒会增加9.8m/s的速度。

       

      但其实这个值也不是恒定的,因为加速度受到地球引力影响的同时还受到地球自转离心力的影响。

      所以,越靠近赤道(离心力越大)重力加速度就越小,越靠近两极则越大;同样的,越靠近地心(引力越小),重力加速度就越小,越靠近地面则越大。

       

      了解了这两点之后,我们不仅可以解决前面提出的问题,还可以解决一个人下落时速度和时间的关系。非理想状态下会怎么样?

       

      如果,我们考虑空气阻力的话,当恒定重力、且常压下大气均匀分布时,一个人的终端速度差不多是 56m/s,也就是说重力提供的加速度最多只能加速到这个速度,因为速度越大则意味着阻力越大,阻力等于重力的时候则达到终端速度。

       

      但是,通往地心的模型会更复杂点,因为这个过程的重力是发生变化的。

       

      所以,如果是大气阻力恒定的话,一个人掉入地心应该是先加速到终端速度,然后随着重力的减小而逐渐减速。

       

      根据自由落体的瞬时速度公式(v=gt),一个人跳入到地心,他大概只要6秒左右就能加速到终端速度。

       

      考虑到地球的半径很长,在这种情况下,人在到达地心时速度会下降到0,然后停在这个完全失重的地方,而这个旅程需要一两天的时间。

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    • Lv.8仄米空洞
      靓号:1956
      9周年🎂
      我们在享受着他人的发明给我们带来的巨大益处,我们也必须乐于用自己的发明去为他人服务——富兰克林
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      飞越地球
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      9周年🎂
      图片呢 [s-30]
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      Lv.44猫眼星云
      飞越太阳系
      穿过去另一端~
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      Lv.44猫眼星云
      飞越太阳系
      打赏了2金币
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      Lv.11上下奇夸克
      拉格朗日
      哈哈哈,我突然想起带上她的眼睛,里面小姑娘的父亲就造了一个通道,类似于你说的这种理论
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      Lv.11上下奇夸克
      拉格朗日
      赠送了礼物[棒棒糖]
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