розширюється земля

Оригінал: Expanding Earth

Як скоро люди помітять приріст у вазі, якщо середній радіус Землі буде щомиті збільшуватися на 1 см? (За умови, що середній склад породи мінятися не буде.)

А довгий час вважалося, що могла б. Люди помітили, що материки співпадають по межах, раніше, ніж в 1960-х роках була підтверджена теорія континентального дрейфу [2]. ↲ Головним доказом на користь теорії тектоніки плит стало відкриття спрединга морського дна. Вражаюче взаємне підтвердження теорій спрединга і інверсії магнітного поля Землі - один з моїх улюблених прикладів здійснення наукових відкриттів. ↳ Щоб пояснити це, висувалися різні припущення. За однією з них басейни океанів були тріщинами на поверхні колись гладкою Землі, що виникли в результаті її розширення. Широкого поширення ця гіпотеза не отримала [3]. ↲ Тому що виявилася досить дурної. ↳ хоча і до цього дня вона періодично спливає на YouTube.

Щоб уникнути такої неприємності, як тріщини в землі, уявімо, що вся речовина планети, від кори до ядра, починає розширюватися рівномірно. Щоб не допустити ще одного осушення океанів. домовимося, що океани теж розширюються [4]. ↲ Як з'ясувалося, океани вже зараз збільшуються в обсязі в результаті підвищення температури. Це одна з головних (на даний момент) причин підвищення рівня моря в результаті глобального потепління. ↳ Споруди, зроблені людиною, чіпати не будемо.

Коли Земля почне розширюватися, ви відчуєте легкий поштовх і навіть, можливо, на мить втратите рівновагу. Довго це, втім, не триватиме. Почавши рівномірний рух вгору зі швидкістю 1 см / с, ви не будете відчувати ніякого прискорення. До кінця дня ви не помітите більше нічого особливого.

За першу добу Земля збільшиться на 864 метра.

Підемо на великах поганяємо!

Гравітація зростає повільно. Якщо на момент початку розширення ви важили 70 кілограм, до кінця дня ви будете важити 70,01 кг.

Як щодо доріг і мостів? Рано чи пізно вони ж повинні зруйнуватися, вірно?

Не так швидко, як можна подумати. Одного разу я почув таке завдання:

Уявімо, що ви обв'язали Землю канатом, щільно прилеглим до поверхні по всій довжині.

Ілюстрація взята з якоїсь невиразної інструкції від Ikea.

А тепер уявімо, що ви хочете підняти канат на метр від землі.

З цим стільцем щось не так.

На яку величину доведеться подовжити канат?

Може здатися, що знадобляться кілометри каната. Тим часом, відповідь - 6,28 метра. Довжина кола пропорційна радіусу, так що, збільшуючи радіус на одиницю, ви збільшуєте довжину окружності на 2π одиниць.

Розтягуванням каната довжиною 40 000 кілометрів на зайві 6,28 метра можна запросто знехтувати. Навіть на день пізніше додані 5,4 кілометра не будуть для більшості будівель серйозним навантаженням. Бетон щодня розширюється і стискається сильніше [5]. ↲ Лоуренс Грібоскі. Thermal Expansion and Contraction (Термічне розширення і стиснення).

Після початкового поштовху, одним з перших помітних ефектів стане припинення роботи GPS. Супутники залишаться приблизно на тих же орбітах, але найтонша синхронізація, на яку покладається геопозиціонування, буде безнадійно знищено в перші ж години. Синхронізація GPS неймовірно точна: це одна з небагатьох інженерних задач, в рішенні якої знадобилася як спеціальна, так і загальна теорія відносності.

Більшість інших годин продовжать нормально працювати. Правда, якщо у вас є дуже точні маятниковий годинник, ви можете помітити дивина: під кінець дня вони стануть поспішати на три секунди.

Через місяць Земля збільшиться на 26 кілометрів (на 0,4%), її маса зросте на 1,2%. Гравітація на поверхні посилиться всього на 0,4% - нема на 1,2%, адже вона пропорційна радіусу [6]. ↲ Маса сфери пропорційна кубу її радіусу, а гравітація прямо пропорційна масі і назад - квадрату радіусу. Радіус 3 / радіус 2 = радіус.

Можна буде помітити різницю за допомогою ваг, але вона буде дріб'язкової. На таку величину гравітація і так відрізняється від міста до міста. Це корисно пам'ятати при купівлі цифрових ваг. Якщо їх точність перевищує два знака після коми, краще відкалібрувати їх за допомогою контрольної гирі: сила тяжіння на заводі-виробнику ваг не обов'язково збігається з такою у вас вдома.

Ви можете все ще не відчувати посилення гравітації, але розширення ви вже помітите. Через місяць довгі бетонні конструкції підуть тріщинами, старі мости і естакади почнуть виходити з ладу. Велика частина будівель, мабуть, не постраждає, хоча ті, що міцно стоять на корінній породі, можуть вести себе непередбачувано [7]. ↲ Точно те, чого ми хочемо, перебуваючи в хмарочосі.

Колись тоді почнуть турбуватися космонавти на МКС. Мало того, що Земля (разом з атмосферою) рухається прямо на них, так посилення гравітації ще й потроху знижує їх орбіту. Доведеться спішно евакуюватися. У них буде від сили кілька місяців до того, як станція повернеться в атмосферу і зійде з орбіти.

Через рік сила тяжіння буде на 5% сильніше. Ви швидше за все вже помітите прибавку у вазі, і вже напевно помітите зруйновані дороги, мости, лінії електропередач, відмова супутників і підводних кабелів. А ваші маятниковий годинник поспішатимуть на п'ять днів.

А що ж з атмосферою?

Якщо атмосфера не буде розширюватися разом із землею і водою, тиск повітря почне падати. Причиною тому - поєднання декількох умов. З посиленням гравітації повітря важчає, але, оскільки він розподілений над більшій площею, результатом буде зниження атмосферного тиску.

З іншого боку, якщо атмосфера розширюється, тиск повітря у поверхні буде рости. Роки по тому вершина Евересту перестане бути «смертельної зоною» [8]. ↲ Дивіться випуск «Рівномірний підйом». ↳ Втім, ви будете важити більше, гора буде вище, і підніматися на неї стане важче.

Через п'ять років гравітація буде сильніше на 25%. Якщо ви важили 70 кг до розширення, тепер ви будете важити 88 кг.

Більша частина нашої інфраструктури буде в руїнах. Причиною стане збільшення площі землі під будівлями, а не зростання сили тяжіння. Як не дивно, більшості хмарочосів і набагато сильніша гравітація дарма [9]. ↲ Хоча користуватися ліфтом я б не став. ↳ Обмежують чинником для них зазвичай є не вага, а сила вітру.

Через десять років гравітація буде сильніше на 50%. У тому варіанті подій, де атмосфера не розширюється, повітря стане настільки розрідженим, що навіть на рівні моря дихати буде важко. Якщо ж атмосфера росте, ще якийсь час ми подихаємо вільно.

За сорок років гравітація на поверхні Землі потроїться [10]. ↲ Через десятиліття гравітація стане збільшуватися швидше, ніж може здатися, з огляду на те, що гірські породи стануть стискатися під власною вагою. Тиск всередині планети приблизно дорівнює площі її поверхні в четвертого ступеня. тому земне ядро ​​виявиться серйозно стисло. ↳ На цьому етапі навіть найсильніші з людей зможуть хіба що ходити, і то з великими труднощами. Дихати буде важко. Дерева зламаються. Зернові будуть гнутися під власною вагою. Практично на кожному гірському схилі прагнення породи згладити кут природного укосу призведе до масивних зсувів.

Прискориться і геологічна активність. Левову частку тепла Землі виробляє радіоактивний розпад речовини кори і мантії [11]. ↲ Хоча деякі радіоактивні елементи, такі як уран, мають велику масу, вони не опускаються до нижніх шарів Землі, тому що їх атоми не зливаються з кристалічною решіткою кам'яних порід на такій глибині. Більше інформації можна знайти в цьому розділі і цієї статті. ↳ і чим Земля більше, тим вона тепліше. А оскільки обсяг зростає швидше, ніж площа поверхні, в цілому потік вихідного тепла на квадратний метр посилиться.

На самій-то справі, цього не вистачить, щоб істотно розігріти планету - температура поверхні Землі куди сильніше залежить від Сонця і стану атмосфери. Але побільшає вулканів, більше землетрусів, тектонічний рух стане швидше. Подібна ж ситуація була на Землі мільярди років тому, коли радіоактивної речовини було більше і мантія була гаряче.

Через 100 років ми будемо відчувати гравітацію в 6 з невеликим g. Ми не зможемо пересуватися в пошуках їжі, але це півбіди. Наші серця не зможуть перекачувати до мозку кров. Фізичну здатність до пересування не втратять хіба що дрібні комахи (та морські тварини). Ймовірно, люди зможуть вижити під куполами особливої ​​конструкції з регульованим тиском і пересуватися, зануривши під воду більшу частину тіла.

Вчені минулого на основі знахідок палеонтологів припустили, що предки людей вели водний спосіб життя - тільки так вони могли протистояти силі тяжіння.

Дихання в такій ситуації стало б складним. Важко вдихнути повітря, протидіючи вазі навколишнього води. Саме тому дихальні трубки працюють тільки на малій глибині, при якій легені близькі до поверхні.

Поза куполів з низьким тиском атмосфера стане непридатною для дихання, але з іншої причини. При тиску близько 6 атмосфер стає отруйним сам повітря [13]. ↲ Р. М. Франц і П. К. Щутте. Barometric hazards within the context of deep-level mining (Небезпеки високого тиску в контексті розробки глибоких шахт). Журнал Південно-африканського інституту гірського промислу і металургії. ↳ Навіть якщо ми примудримося 100 років виживати, незважаючи на всі інші проблеми, нас вб'є кисневе отруєння. Але відкладемо отруєння: дихати щільним повітрям важко вже хоча б тому, що він важкий.

Коли ж Земля в кінці кінців стане чорною дірою?

Складно відповісти на це питання, оскільки його постановка передбачає, що радіус постійно збільшується, в той час як щільність залишається тією ж - тоді як у чорної діри щільність росте.

Динаміку дійсно величезних кам'яних планет ніхто особливо не вивчає, оскільки складно уявити, як вони взагалі можуть виникнути: при таких розмірах будь-який об'єкт має достатню гравітацією, щоб під час формування планети зібрати водень і гелій і стати газовим гігантом.

У якийсь момент наша зростаюча Земля досягне точки, в якій додавання маси викликає не розширення, а стиснення. Потім вона схлопнется в щось на зразок випаровується білого карлика або нейтронної зірки, і вже після - якщо маса продовжить рости - стане один раз чорною дірою.

Якщо ж не забігати наперед ...

Як шкода, що люди до цього не доживуть! Адже саме тоді відбудеться дещо справді гарне.

У міру зростання Землі Місяць, так само як і всі штучні супутники, почне поступово знижуватися по спіралі [14]. ↲ Пламмер Х. К. Note on the motion about an attracting centre of slowly increasing mass (Замітка про рух навколо центру тяжіння тіла повільно збільшується маси). Щомісячні замітки Королівського астрономічного товариства. тому 66, стор. 83. ↳ Кілька століть потому вона виявиться настільки близько до нашої розрослася Землі, що приливні сили між ними перевищать власні гравітаційні сили Місяця, що зберігають її форму.

Коли Місяць перетне цю межу, яка називається межа Роша. вона поступово розвалиться на частини ...

Якщо вам це сподобалося, то треба було помістити вантаж в області нижче межі Роша.

... і тоді, хоч і недовго, у Землі будуть кільця.