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        一起去挖穿地球

        2015-12-28 07:04:04
        小哥白尼·趣味科學畫報 2015年11期
        關鍵詞:土石大氣壓球體

        人們常用“掘地三尺”來形容找東西的決心,不過,3尺為1米(1尺約為33厘米),這樣看來似乎也沒挖多深嘛。那么,假如我們決心更強一些,強到不挖到底不罷休的程度,每秒向下挖1尺,我們能不能一直挖下去,直到挖到地球的另一面呢?

        好吧,不得不承認,這是一個既無聊又瘋狂的問題。說它無聊,是因為大家都知道地球是一個球體,盡管不是一個非常圓的球體,但從幾何學的角度講,我們肯定可以從這個球體上的任意一點開挖,然后通過中心,挖到與之相對的另一點。但實際情況可就沒有做幾何題這么簡單了,因為地球可不是一個“表里如一”的大鉛球,其內(nèi)部復雜的狀況會讓我們的“挖通地球”計劃受到重重考驗。不過,這樣才有挑戰(zhàn)的價值嘛!【1】

        假設我們挖的洞的直徑為1米,按照每秒向下挖1尺(約33厘米)的速度,我們每秒大約需要搬運半噸重的土石!這可不是一般人能勝任的體力活,而且越往下挖,搬運土石所消耗的能量就越多。但所幸這些問題還是可以靠機器來解決的,挖掘機、盾構機、打洞機……很多機器改裝一下就能滿足要求啦。【2】

        挖掘和搬運土石的問題還算好解決,但隨著挖掘深度的增加,新的問題出現(xiàn)了——洞里越來越熱了!由于地質活動、放射性元素的衰變放熱,以及地殼的保溫作用等因素,地球內(nèi)部的溫度遠比我們想象的要高,通常深度每增加1千米,溫度就會升高35℃!所以,每秒1尺的挖掘在2小時內(nèi)就會達到極其危險的環(huán)境——溫度高得都快把水燒開了!而此時我們才挖了不到3千米,連地殼(平均厚度為17千米)都還沒挖穿,更別說挖穿地球了!【3】

        除了高溫,壓強的變化也成了致命的威脅。當深度達到莫霍面時,壓強為1.2萬個大氣壓;當深度達到古登堡面時,壓強已高達140萬個大氣壓!在這種壓強下,就連超級小強水熊蟲都不可能存活(水熊蟲最多在6000倍的大氣壓下生存)。巨大的壓強不僅會直接傷害人體,還會使正常空氣的成分變得對人體有害。比如,人在高壓環(huán)境中吸入氧氣可能會引發(fā)氧氣中毒,而地下5千米深度處的氣壓就足以使氧氣變成劇毒。【4】

        【小提示】

        莫霍面,指地殼與地幔的分界面,由克羅地亞地震學家莫霍洛維奇發(fā)現(xiàn),其位置在地下6~30千米處變化?!?】

        古登堡面,指地幔圈與地核外核的分界面,由德國物理地球學家古登堡發(fā)現(xiàn),其位置大約在地下2900千米的深處?!?】

        面對高溫、高壓的考驗,我們能否通過呢?一般的隔熱防護服能保護人體在1000℃的環(huán)境中短時間活動,目前熔點最高的材料——鉿合金可承受4000℃左右的高溫,而目前制造出的耐高壓容器最多可承受幾千倍的大氣壓……有這些技術的幫助,我們似乎可以在地下再挖一陣子。不過,當我們面對地球的中心——地核的內(nèi)核時,所有技術恐怕都不管用了,畢竟那里的溫度高達6000℃,壓強達到360萬個大氣壓!完全不是人類以現(xiàn)有科學技術能夠安全通過的區(qū)域。如此看來,我們想要挖通地球的計劃似乎已經(jīng)脫離了科學的范疇,想要實現(xiàn)它,就只能往科幻或者魔法的領域發(fā)展了。

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