如果把地球挖穿會有什麼發現?在2021年的電影《哥斯拉大戰金剛》中，導演向我們展示了一個奇妙的地心世界，包括有趣的動物和奇怪的引力效果，下面我們就來說一說關于如果把地球挖穿會有什麼發現?我們一起去了解并探讨一下這個問題吧!

如果把地球挖穿會有什麼發現

在2021年的電影《哥斯拉大戰金剛》中，導演向我們展示了一個奇妙的地心世界，包括有趣的動物和奇怪的引力效果。

雖然，以現有的行星引力實驗基本可以推斷地心世界不可能存在，但關于地心世界的設想并非電影的空穴來風，很多著名的科學家都曾對地心世界做出過種種猜想。

當然，小說家很喜歡把南極和北極作為地心世界的入口，就像電影中的怪獸主角之一——金剛一樣，它就是通過南極的入口進入到地下世界的。

圖注：小說中的地心世界

那麼有一個有趣的問題，如果真的有一個隧道把地球的南北兩極打通，然後一個人從南極掉落下去，它會經曆什麼呢？

理想狀态下會怎麼樣？

無論我們站在地球的什麼地方，我們都會受到一個指向地心的力，這個就被稱作引力或者重力，是地球質量制造的一個力。

當你越靠近地心的時候，這個力會變得越來越小，因為隻有比你更靠近地心的地球質量才會對你制造指向地心的引力。

另外，我們知道地球的重力加速度大約是9.8m/s^2，在許多涉及到地球引力的運動公式中隻要帶入這個數據就好了，它表示的是從空中下落時每秒會增加9.8m/s的速度。

但其實這個值也不是恒定的，因為加速度受到地球引力影響的同時還受到地球自轉離心力的影響。

所以，越靠近赤道（離心力越大）重力加速度就越小，越靠近兩極則越大；同樣的，越靠近地心（引力越小），重力加速度就越小，越靠近地面則越大。

了解了這兩點之後，我們不僅可以解決前面提出的問題，還可以解決一個人下落時速度和時間的關系。

當一個人從地球兩極中的一個作為起點下落時，加速度會線性減少，當到達地心的時候這個值正好為0——地心是完全失重的，因為各個方向施加給你的力是一樣的。

然而，這并不意味着你在地心就沒有速度，因為前面下落過程中一直在給你提供加速度，所以事實上在地心時，你擁有最快的速度。

然後，你用這個速度遠離地心，但這時重力是反向減速且逐漸增加，所以你會越來越快地被減速。

在理想狀态下，也就是沒有額外阻力，地球重力變化也均勻——前提條件就是地球的密度均勻的情況下。

如果一個人以0的起始速度從一個極點進入，那麼他正好會以0的速度從另外一個極點出去。

按地球的半徑6371公裡計算，那麼他到達地心的時間差不多是42分鐘多，到達中心時的速度是8 公裡/秒左右[1]。

整個過程總共差不多需要85分鐘，巧合的是這個時間正好是以地球的第一宇宙速度繞地球一圈的時間差不多。

非理想狀态下會怎麼樣？

如果，我們考慮空氣阻力的話，當恒定重力、且常壓下大氣均勻分布時，一個人的終端速度差不多是 56m/s，也就是說重力提供的加速度最多隻能加速到這個速度，因為速度越大則意味着阻力越大，阻力等于重力的時候則達到終端速度。

但是，通往地心的模型會更複雜點，因為這個過程的重力是發生變化的。

所以，如果是大氣阻力恒定的話，一個人掉入地心應該是先加速到終端速度，然後随着重力的減小而逐漸減速。

根據自由落體的瞬時速度公式（v=gt），一個人跳入到地心，他大概隻要6秒左右就能加速到終端速度。

考慮到地球的半徑很長，在這種情況下，人在到達地心時速度會下降到0，然後停在這個完全失重的地方，而這個旅程需要一兩天的時間。

事實上，在非理想狀态下，地球的重力也不是線性減小的，而且正好相反，它開始會先有所增加，然後再減少。

這是因為越往地球深處壓力就會變得越來越大，這意味各個深度的地方密度是不同的，最終會導緻它在不同半徑下施加的重力不一樣。

但是，由于地殼運動，地球各個區域的組成材料還不同，所以通往地心的重力變化事實上根本無法預測。

此前，由NASA發起的一項測量地球重力相關的任務（GRACE），得到了一個地球各個區域重力的不同（如下圖），紅色部分表示超過平均值，藍色則表示低于平均值。

之後，有多位地球物理學家合作，共同做了一個被稱為初步參考地球模型( PREM) 的一維模型，展示了地球的平均屬性與行星半徑的函數關系（如下圖）。

圖片修改自Con-struct

從這張圖片中可以看出，無論是更接近現實的PREM藍色線條，還是存在密度差異的淺綠色線條，在接近地心時，重力開始都是會有所增加。

如果按照更接近地球實際情況的PREM模型的話，在沒有大氣阻力的情況下，一個人從一個極點跳入通道，他可能會以一定速度從另一極出去，也可能出不去，因為兩個半球的重力變化不一定均等。

最後

地球是無法被挖穿的，現在人類工程挖得最深的是蘇聯時期一個被稱為科拉超深鑽孔的項目。

這個項目總共鑽了12262米就停止了，原因很簡單，越往内部地球的溫度就越高，根本無法動工。

據信，項目最初預測在這個深度（12262米）的溫度是在100℃左右，但實際溫度達到180℃。

而在這樣的溫度和壓力下，裡面的岩石就像塑料一樣，隻要鑽頭拔出去，孔洞立馬就被填滿，根本無法繼續工作。

然而，12262米相較于地球的半徑，就像一個蘋果剛剛被鑽透了蘋果皮一樣，可以說不值一提。

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