Что будет, если прыгнуть в яму, прокопанную насквозь через всю Землю
Возьмите карандаш и проткните им яблоко ровно через сердцевину. А теперь представьте, что то же самое можно сделать с планетой: пробить шахту от вашего двора до точки на другой стороне Земли — прямо через раскалённое ядро.
Вы подходите к краю, заглядываете вниз — там темнота на двенадцать тысяч километров. Делаете шаг.
Большинство уверены, что дальше будет одно из двух: либо вы упадёте до центра и зависнете там навсегда, либо вылетите с другой стороны, как пробка. Оба ответа неверны. На самом деле произойдёт кое-что куда более странное — и красивое.
Уберём всё, что мешает
Чтобы добраться до сути, физики сначала отбрасывают помехи: представим, что в шахте нет воздуха, стенки несокрушимы, а жара и давление нам не страшны. Останется только гравитация и вы.
Вы шагаете в яму — и начинаете падать. С каждой секундой быстрее: Земля тянет вас к центру. Но происходит любопытное. Чем глубже вы летите, тем слабее притяжение. Масса, которая осталась у вас над головой, тянет вверх и гасит часть нижней. В самом центре планеты гравитация равна нулю — вас одинаково тянет во все стороны сразу.
Вы разгонитесь до орбитальной скорости
К центру вы подлетите на пике скорости — около 8 километров в секунду. Это почти 28 тысяч километров в час, примерно двадцать три скорости звука.
Цифра не случайная: ровно с такой скоростью носятся спутники по низкой орбите. Падение сквозь планету математически родственно полёту по орбите — только «расплющенной» в прямую линию.
И ещё одна деталь: всю дорогу вы будете в полной невесомости. Вы в свободном падении — точно как космонавты на МКС, которые тоже всего лишь падают, не переставая.
Самое интересное — на другой стороне
Центр вы проскочите по инерции на огромной скорости. Но теперь гравитация работает против вас и тормозит. И вот ключевой момент: вы вынырнете на другой стороне Земли ровно с нулевой скоростью. Не вылетите свечкой, а на мгновение замрёте у самого края — будто кто-то поймал вас за шиворот.
Это требует простой закон сохранения энергии: вы стартовали из состояния покоя — значит, и остановиться должны в таком же. Не больше и не меньше.
А дальше — если не успеете схватиться за край — вы падаете обратно. И снова к центру, и снова наверх, туда, откуда прыгнули. Без воздуха это никогда не закончится: вы будете качаться внутри планеты вечно, как маятник стенных часов.
Сколько займёт дорога
Этот расчёт уже больше полувека дают студентам на физике, и ответ заучен наизусть: путь до противоположной стороны занимает около 42 минут. Обратно — ещё 42. Быстрее любого самолёта, и без единой капли топлива.
Тут прячется почти невероятный факт. Прокопайте тоннель не через центр, а наискосок — скажем, из Москвы в соседний город по прямой сквозь землю. Падение займёт те же 42 минуты. Короткий тоннель — но и гравитация вдоль него слабее, и эти два эффекта идеально компенсируют друг друга. Та же причина, по которой маятник качается с одинаковым ритмом, как сильно его ни толкни.
И вот честное уточнение, без которого тема была бы неполной. Классические 42 минуты считали, будто Земля внутри однородная, как стеклянный шарик. Но центр планеты гораздо плотнее коры. В 2015 году физик пересчитал задачу с реальным распределением плотности — и получил 38 минут с небольшим. На четыре минуты быстрее, чем учили десятилетиями. Плотное ядро разгоняет падающего сильнее на подходе к нему.
А теперь вернём реальность
Всё это работает только на бумаге. В жизни прыжок закончится мгновенно и плохо.
В центре Земли температура около 5500 °C — как на поверхности Солнца, а внешнее ядро попросту расплавлено. Давление там способно расплющить что угодно. Ни один известный материал не выдержит такую шахту — она схлопнется задолго до ядра.
Добавьте воздух — и романтика рушится сразу. Сопротивление не даст разогнаться: вы быстро упрётесь в свою предельную скорость, а у центра, где воздух спрессован плотнее воды, просто застрянете. Падение растянулось бы на дни.
И ещё вращение Земли: если шахта не идёт строго от полюса к полюсу, вас на чудовищной скорости размажет по стенке.
Поэтому самая глубокая дыра, которую человечество смогло пробурить, — Кольская сверхглубокая, всего около 12 километров. Это примерно одна тысячная часть пути до центра.
Так что прыжок сквозь Землю навсегда останется задачкой из учебника. Зато какой: за 42 минуты на другой конец планеты, в полной невесомости, со скоростью спутника — и с остановкой ровно там, где надо. Жаль, что между нами и этим маршрутом лежит расплавленное ядро.
Источник: https://dzen.ru/obyasnimo