將地球垂直打一個洞到另一端，人跳到洞裡會是什麼結果？

2020-10-18 星辰大海種花家

這已經不是腦洞了，因為劉慈欣的科幻小說《地球大炮》和好萊塢大片《全面回憶2》中都有涉及，而且在文中和劇中處在主角光環之下，當然在文中和劇中，使用的都是交通工具穿越這條隧道，但假如跳進去的是一個自由落體，不受任何控制的人，那完全就不一樣了！

這條隧道造在哪裡比較好？

科幻小說《地球大炮》中的是貫通南北極，穿越地心的隧道。好萊塢大片《全面回憶2》中則是南美到英國之間的隧道，兩個都有優缺點，我們來簡單分析下！

透過地心貫通南北極《地球大炮》出口兩頭就是北極和南極的地軸中心，此處終年冰雪，極度寒冷，大都時候不是南極是極夜就是北極是極夜，從交通方面來看這條隧道是不可取的，但地球大炮的功能並不是交通，因此這在《地球大炮》中的交通問題可以忽略不計。

《全面回憶2》被摧毀的隧道出口

《全面回憶2》中的隧道這是與地軸有一個傾角，因為它貫通的是南美和英國之間，目的是交通，從理論上說地球表面最短的是測地線，但直接貫通球體上兩點的隧道很明顯是最短的，相當於走了捷徑。

那麼從隧道中的交通工具上下轉換成人體自由落體時，該選擇哪種隧道呢？

毫無疑問是貫通地軸南北極《地球大炮》中的隧道。

理由很簡單，因為地球自轉會產生科氏力，如果不和地軸重合的話，人體在自由落體過程中很快就會碰撞內壁，至於會不會被撞死這得看人體下落過程中的保護措施如何了，如果是無保護，那麼碰撞內壁致死已經很人道了！因為越往下溫度越高，最終在地心超過5500攝氏度，而人體長時間承受的溫度估計不超過60攝氏度！

但從南北極隧道往下跳真的就會從另一頭出來嗎？未必，因為除開地球自轉以外，它還受到了公轉的「離心力」效應，因此南北極隧道只是推遲了「碰壁」這種情況的發生，但無法避免！

人體在隧道中的運動方式

最理想的狀態是，比如忽略地球自轉和公轉的離心力，忽略大氣產生的阻力，忽略能量損失，那麼人體會在這條隧道中上下往復直線運動，一直到地球毀滅！或者受到空氣阻力因素，最終將停留在地心！但事實上會受到多種因素影響，上文中提及科氏力和「離心力」的影響，在這裡我們詳細說明下。

  • 地球自轉形成的科氏力

這個有一個非常簡單的實驗即可了解，我們中學就了解的傅科擺，它的運動行為可以很好的解釋地球自轉引起的運動。

假如地球不自轉，那麼傅科擺的擺動會嚴格回到一條直線上，即來回擺動的水滴軌跡就是一條線來回，但地球在自轉，幹擾了這個軌跡，它會因為緯度的不同而相應改變，緯度越高時轉動速度越快，而在低緯度和赤道上的擺幾乎不轉動。

因此不在地球自轉軸上地球自由裸體運動時，很快就會受到科氏力的作用而撞擊到側壁上，在繼續往下，科氏力的作用就不明顯了，因為撞擊產生改變運動方向更明顯，結果就是翻滾著不斷撞擊內壁，至於這個人什麼時候會因為撞擊喊聲致命傷害我們就很難確定了，因為不久後高溫也將吞噬他。

  • 公轉形成「離心力」

如果地軸南北極的隧道，科氏力將不需要考慮，但需要考慮「離心力」，地球在換太陽軌道上自轉的同時也在公轉，相對於自轉的線速度約465米/秒，公轉速度則高達30千米/秒左右，這個速度是人類的飛船都難以企及的速度，因此它產生的離心力足以對抗太陽對它的引力。因此假設人體從北極掉往地心時，途中即會受到離心力的作用而逐漸碰撞內壁，但我們可以相信這個比科氏力要不明顯，因為地球公轉軌道半徑是1.5億千米！

地球內核在公轉離心力的條件下偏移，但各位不用擔心地核從哪個區域被甩出來，因為公轉的的同時地球也在自轉，因此黃道平面與地球切面出任何位置機會均等。不過「離心」力還不夠大哈！

地球自轉軸與黃道面有個角度，也就是地球自轉軸傾角，因此這個「離心力"的角度還不合南北隧道垂直，而是相差一個地軸自轉軸傾角，也就是23.5度！

南北極往下掉，這個碰壁事件會晚一點發生，但絕對會發生！

我們能製造這條隧道嗎？

事實上要製造這條隧道很難，高溫是第一影響，從地面到地心是一個溫度逐漸增加的過程，引力坍縮能就是這個能量來源之一，而放射性衰變則是第二，兩者雙重作用下，地心的溫度高達5500攝氏度以上，而地球上最耐高溫的材料也不過4000攝氏度而已。

第二個影響則是地球內核的流動，比如地球磁場就來自於內核的流動，我們地球上的山脈的原動力就來自於板塊運動，而板塊則依附於地幔之上，而地幔的運動帶動了這些板塊運動。整個流程串起來你會發現這個沒有任何強度的材料不會被這個運動所破壞。因為它是在是太強大了！

第三個問題則是如何穿過地核，我們先忽略此處高溫，因為高壓內核的材料密度是水的11倍左右，普通巖石的4倍，這裡的材料比鋼鐵還堅硬，但卻是可流動的，換句話說它的材料性質可能和鈦合金很像，如果切割它非常有可能切不斷，是撕裂的，這種材料加工是個大問題，鈦合金就是這樣！當然雷射切割也許沒那麼麻煩！

但事實上我們向地心挖地道本事從上世紀九十年代後就沒見長，科拉深鑽孔的12262米深的記錄保持了很久，當然後來庫頁島的一口油井超過了它的記錄，但也極其有限，不過13千米左右！地球直徑大約12700千米，不過千分之一而已，看誰有能力吹個牛，來挖穿地球？

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  • 人在地球上最深能挖多深的洞?
    幾乎地球上所有人在他們生命的某一刻時都想挖一個通向地球中心的洞。可是，卻沒有一個人能挖得那麼深。這就引出了一個問題：如果人類決定挖一個有史以來最深的洞，那麼我們能用我們所掌握的科技挖多深呢？在往下一點到20米(66英尺)處，我們會到達差不多在巴黎下的巴黎地下墓穴的深度，這是一個超過六百萬(6,000,000)人安息的地方。將剛才的深度翻倍到地下40米(131英尺)處，我們能看見世界上最深的遊泳池。如果你將水池裡的水排乾並從上面跳下去，需要3秒鐘你才能撞到地面。
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