大家好
前幾天后臺出現(xiàn)了一個有趣的留言
提出了一個腦洞大開的問題
在地球挖一個洞
人跳進去會從另外一邊掉下去嗎？
這么有趣的問題
還是可愛的粉絲留言
當然要馬上安排起來！
一直往地下挖會掉到哪里
記得小學(xué)去阿爾山的天池玩，導(dǎo)游一本正經(jīng)的跟我們介紹道，這個天池特別的深，連著美國的一座噴水池，如果幸運的話，可以看到從美國游過來的小鴨子。
小時候的我還真的信了，后來雖然知道被騙了，地心那么熱，即使真過來那也是只熟鴨子，但也一直以為我們腳下正對著的就是美國。
而且不知是受了誰的誤導(dǎo)，我周圍的朋友中，有不少也以為挖穿會去到美國。
但實際上，即使真的挖穿了地球，我們也去不了美國，而是掉去南美洲。
世界各地都有不少人關(guān)心，自己的腳下究竟正對著的是哪里，這種對應(yīng)的地點，還有個專業(yè)的定義，叫做對跖點，是指地球直徑的兩個端點，二者的經(jīng)度相差180°，緯度值相等，而南北半球相反。
但是由于地球表面有超過70%是海洋，所以世界上很少有兩個城市剛好互為對跖點，而我們就是幸運的少數(shù)城市。
從北京的中心挖一個洞，你會出現(xiàn)在阿根廷東南沿海內(nèi)側(cè)的潘帕斯大草原，從上海的中心挖一個洞，則會出現(xiàn)在阿根廷附近靠近烏拉圭的薩爾托。
潘帕斯大草原
挖地球大賽
我們對于挖穿地球，只是停留在好奇上，網(wǎng)上也有些無聊的人，記錄自己用鏟子挖地球的過程，但冷戰(zhàn)時期的蘇聯(lián)和美國卻正式的展開了一場battle。
這場“打洞比賽”源自于美國海洋物理學(xué)家沃特·蒙克的一個想法，1957年他首次提出了在大洋底部打一口穿透莫霍面的超深鉆井，以此對地球展開進一步的研究。
因為大洋地殼比大陸地殼薄，所以選在海底鉆探，可以節(jié)省一些路程。
1957年，一批具有相似想法的美國科學(xué)家，正式向國家科學(xué)基金會提出了「莫霍計劃」，次年計劃獲得了基金會的資金支持，研究人員們就興奮的開挖了。
1961年，莫霍計劃取得了初步的進展，負責鉆探工作的CUSS I號鉆井船，成功在墨西哥瓜德羅普島近海，鉆了5口深海鉆井，這些鉆井最深達到183米，是有史以來第一次在深海海底打鉆成功。
可是此后就沒有取得突破了，在深海鉆進200米已經(jīng)是當時操作的極限。
CUSS I號鉆井船
但此時計劃的預(yù)算卻在快速增長，到了1965年，計劃費用已經(jīng)高達1億多美元，是早期計劃的6倍。
高額的費用沒能換來有價值的成果，基金會已經(jīng)慢慢對這項計劃喪失了信心，雪上加霜的是同期的載人登月「阿波羅計劃」前景大好，于是莫霍計劃失去了撥款，只得終止研究。
阿波羅11號留下的標志性照片
這是人類第一次登月
美國放棄了，而競賽的另一方蘇聯(lián)的「地球望遠鏡計劃」，卻在如火如荼的展開著。
由地質(zhì)部牽頭，聯(lián)合了全蘇聯(lián)150多個部門參與到計劃中，在北極圈附近的科拉半島建起了神秘的「科拉超深鉆井」。
并且投入了大量資金，據(jù)說當時所有參與項目的人員都能獲得一套莫斯科的公寓房，月薪甚至可以達到當時大學(xué)教授一年的收入，而這全都是為了一個目標——挖到地下15000米。
科拉超深鉆井的部分工作人員
和美國一樣，計劃面臨著重重困難，鉆頭每往下挖100米，周圍的溫度就會升高大約3℃，同時壓力也會隨著增加，長時間在高溫高壓的狀態(tài)下工作，使得鉆頭變得非常容易損壞。
而且?guī)坠镩L的鉆桿自身重量也是不小的負擔，經(jīng)過反復(fù)的嘗試，選擇了輕鋁合金作為鉆桿材料，并量身打造了地質(zhì)鉆頭，鉆探計劃順利展開。
從地表到7000米的過程都比較順利，隨后鉆頭進入到了一個相對脆弱的巖層中，在繼續(xù)下挖的過程中，周圍的巖石開始塌落，碎石卡住了鉆桿。
操作人員在提起鉆桿的過程中，鉆頭又意外掉落，這樣的事故不斷發(fā)生，也因此影響了鉆探的進度。
但在強大的資金支持下，經(jīng)過好幾年的努力，終于迎來了首個歷史性時刻。
1979年6月，鉆孔深度達到了9584米，打破了美國奧克拉荷馬州Berthar Rogers超深鉆孔保持的世界記錄，從此鉆頭每前進的1米，都是在創(chuàng)造歷史。
但這并不容易，隨著深度的增加，溫度升高也越來越快，據(jù)當時工作人員統(tǒng)計，12262米預(yù)期溫度為100℃，但實際達到了180℃，在如此高溫下人類已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的大部分金屬，都成了軟柿子。
鉆頭快速磨損，沒用幾下就報廢了，需要從將近1萬米的深度升上來，換好再下降繼續(xù)鉆，這一來一回就需要7、8個小時，而這樣的重復(fù)每天都要進行很多次。
成功進入1萬米巖層后，鉆頭和鉆桿的自重超過了200噸，加上周圍巖石的摩擦力，鉆桿被擰斷了好幾回。
為此，蘇聯(lián)專家開發(fā)出了不依賴地面馬達，可以自動旋轉(zhuǎn)的牙輪鉆頭，并使用沖洗液為鉆頭潤滑、降溫和帶走巖石碎屑。
這些都在不斷加重人力物力的負擔，好在付出換來了收獲，1983年首次突破了12000米深度。
按照這個速度，很快能達到15000米的目標了，可之后的6年卻只前進了262米，之后受到國內(nèi)政治、資金不足和技術(shù)原因等多重限制，鉆探工作最終停留在了12262米。
但鉆探過程中收獲的各個深度的巖心標本，為地質(zhì)學(xué)家研究地球提供了寶貴的資料，研究持續(xù)了數(shù)年，直到2006年因資金耗盡結(jié)束。
封死科拉超深鉆洞口已經(jīng)生銹的金屬帽
上面的深度還寫錯了
后來，2003年美國重拾莫霍計劃，改名為「綜合大洋鉆探計劃」，2004年我國也參與其中，而此時的目標已經(jīng)不是挖穿地球，而是為人類研究地球變化、了解海底世界、勘探各種資源開辟一條新途徑。
2008年卡塔爾的阿肖辛油井抵達了12289米，首次打破了「科拉超深鉆井」的記錄。
2011年庫頁島的Sakhalin-I油井又成功突破了12345米，不過以垂直深度來看，科拉超深鉆井還是最深的那個。
已成廢墟的科拉超深鉆井
地球究竟能不能挖穿
科拉超深鉆井是地球上最深的人造物，但這一深度和地球半徑6378千米相比，只占到了0.19%。
而且根據(jù)測算地球內(nèi)部的溫度，可以達到6000℃，以人類目前擁有的科技和材料是無法承受這樣的高溫的。
但隨著科技的不斷進步，說不定哪天科學(xué)家們就發(fā)明出了，可以抵御高溫高壓的強悍材料，但科學(xué)家們卻說：即使未來人類可以挖穿地球，也不能這樣做。
因為地球內(nèi)部有大量滾燙的巖漿，如果大量噴出，后果不堪設(shè)想。
而且地球是一個密封的球體，挖穿后壓力勢必會有所改變，地球自轉(zhuǎn)會隨之變快或是變慢，這將會導(dǎo)致怎樣的后果，誰也無法做出準確的判斷。
如果挖穿能掉去另外一邊嗎
雖然挖穿地球這件事幾乎是不可能發(fā)生了，但幻想一下高速旅行還是可以有的。
我們可以假設(shè)一個最簡單的狀況，沿著地球的自轉(zhuǎn)軸打洞，這樣就可以忽略地球自轉(zhuǎn)的影響，在洞的兩端緊緊扣上蓋子使洞內(nèi)真空，這樣就不用考慮空氣阻力，假設(shè)地球是密度均勻的球體，而且洞壁完全隔熱，然后出發(fā)！
在地球表面重力加速度為1g（約9.8m/s2），隨著不斷的深入引力逐漸變小，加速度也隨之逐漸變小，但同時下落速度在不斷增加。
到了地球中心，引力為0，但此時速度已經(jīng)達到最大值，所以可以沖過地心，向另一端飛去。
越過地心后，受到和運動方向相反的引力，所以開始慢慢減速，隨著離地心越來越遠，引力逐漸增大，使得到達洞口另一端時速度降低到0。
于是受到引力影響會重新下落，飛回原來的洞口，然后不斷持續(xù)這個過程。
如果把洞換到赤道，那自轉(zhuǎn)就無法忽略，水平方向上就會有一個速度為464m/s的力（自轉(zhuǎn)線速度），受到這個力的作用，不可避免的就會撞到洞壁上，在完全彈性碰撞的情況下，這種碰撞就會持續(xù)不斷，一般人都是受不了的。
況且實際情況更加復(fù)雜，跳進洞里究竟會經(jīng)歷什么？還是讓勇敢的人先跳跳看吧。
來源：費米科學(xué)編輯：aki
