Rozšíření země

Jak dlouho by trvalo, než by si lidé všimli přírůstku hmotnosti, kdyby se průměrný poloměr světa každou sekundu rozšířil o 1 cm? (Za předpokladu, že bylo zachováno průměrné složení horniny.)

Dennis O ‚ Donnell

země se v současné době nerozšiřuje.Ano, mám pro to citaci.
“ závěrem naše studie nezjistila žádnou statisticky významnou současnou rychlost expanze v současné nejistotě měření 0,2 mm yr-1.“
Wu, X, X Collilieux, Z. Altamimi, B. L. a. Vermeersen, S. R. Hrubý, a. I. Fukumori (2011), přesnost mezinárodního pozemského referenčního rámce původu a expanze země, Geophys. Res. Lette., 38, L13304,doi: 10.1029 / 2011GL047450.

lidé již dlouho naznačují, že by to mohlo být. Předtím, než byla v 60. letech potvrzena hypotéza kontinentálního driftu, kouřová zbraň, která potvrdila hypotézu deskové tektoniky, byl objev šíření mořského dna. Způsob šíření mořského dna a obrácení magnetického pólu se navzájem úhledně potvrdily, je jedním z mých oblíbených příkladů vědeckého objevu v práci. lidé si všimli, že kontinenty do sebe zapadají. Různé nápady byly předloženy vysvětlit, včetně myšlenky, že oceán povodí byly rozpory, které se otevřely v povrchu dříve-hladké Zemi tak rozšířené. Tato teorie nebyla nikdy příliš rozšířená,ukázalo se, že je trochu hloupá. ačkoli to stále pravidelně dělá kola na YouTube.

abychom se vyhnuli problému trhlin v zemi, představme si, že veškerá hmota v zemi, od kůry po jádro, se začne rovnoměrně rozšiřovat. Abychom se vyhnuli dalšímu odtoku oceánů, předpokládáme, že se oceán také rozšíří.Jak se ukázalo, oceán se rozšiřuje, protože se otepluje. To je (v současné době) hlavní způsob, jak globální oteplování zvyšuje hladinu moře. Všechny lidské struktury zůstanou.

t = 1 sekundy:

Jako Země začaly rozšiřovat, byste cítit mírný náraz, a dokonce může ztratit rovnováhu na chvíli. To by bylo velmi stručné. Protože se pohybujete neustále nahoru rychlostí 1 cm / s, necítíte žádné pokračující zrychlení. Po zbytek dne byste si ničeho nevšimli.

t = 1 den:

po prvním dni by se země rozšířila o 864 metrů.

zvýšení gravitace by trvalo dlouho. Pokud vážíte 70 kilogramů, kdy nárůst začal, byste vážit 70.01 na konci dne.

a co naše silnice a mosty? Nakonec, museli by se rozejít, že jo?

ne tak rychle, jak si myslíte. Zde je hádanka, kterou jsem kdysi slyšel:

Představte si, že jste svázaný provaz pevně kolem Země, tak to bylo objímání povrchu celou cestu kolem.

Teď si představte, že jste chtěli zvýšit lana jeden metr od země.

kolik extra délky budete muset přidat do lana?

i když se může zdát, že budete potřebovat míle lana, odpověď je 6.28 metrů. Obvod je úměrný poloměru, takže pokud zvýšíte poloměr o 1 jednotku, zvýšíte obvod o 2π jednotky.

protažení 40 000 kilometrů dlouhé tratě o 6,28 metru navíc je docela zanedbatelné. I po dni by dalších 5, 4 kilometru snadno zvládly prakticky všechny stavby. Beton se každým dnem rozšiřuje a smršťuje o více než to.Lawrence Grybosky, tepelná roztažnost a kontrakce

po počátečním nárazu by jedním z prvních efektů, které byste si všimli, bylo, že Vaše GPS přestane fungovat. Satelity by zůstat ve zhruba stejných drahách, ale jemné načasování, že systém GPS je založen na by zcela zničil během několika hodin. GPS načasování je neuvěřitelně přesné; ze všech problémů ve strojírenství je to jeden z mála, ve kterém byli inženýři nuceni zahrnout do svých výpočtů jak speciální, tak obecnou relativitu.

většina ostatních hodin bude fungovat dobře. Pokud však máte velmi přesné kyvadlové hodiny, můžete si všimnout něčeho zvláštního—na konci dne by to bylo tři sekundy před tím, kde by mělo být.

t = 1 měsíc:

po měsíci by se země rozšířila o 26 kilometrů-nárůst o 0, 4%—a její hmotnost by se zvýšila o 1, 2%. Povrchová gravitace by stoupla pouze o 0,4% namísto 1.2%, protože povrchová gravitace je úměrná poloměru.Hmotnost je přímo úměrná poloměru kostičky, a gravitace je úměrná hmotnosti krát inverzní náměstí o poloměru, takže radius3 / radius2 = poloměr.

můžete si všimnout rozdílu v hmotnosti na stupnici, ale není to velký problém. Gravitace se mezi jednotlivými městy liší už o tolik. To je dobré mít na paměti, pokud si koupíte digitální měřítko. Pokud má vaše váha přesnost více než dvě desetinná místa, musíte ji kalibrovat zkušební hmotností—gravitační síla v továrně na váhy nemusí být nutně stejná jako gravitační síla ve vašem domě.

i když si možná ještě nevšimnete zvýšené gravitace, všimli byste si expanze. Po měsíci byste viděli, jak se v dlouhých betonových konstrukcích otevírá spousta trhlin a selhání vyvýšených silnic a starých mostů. Většina budov by pravděpodobně byla v pořádku, i když ty, které jsou pevně ukotveny v podloží, by se mohly začít chovat nepředvídatelně.Přesně to, co chcete v mrakodrapu.

v tomto okamžiku by se astronauti na ISS začali bát. Nejenže by k nim stoupala země (a atmosféra), ale zvýšená gravitace by také způsobila, že by se jejich oběžná dráha pomalu zmenšovala. Museli by se rychle evakuovat; měli by nanejvýš několik měsíců, než by stanice znovu vstoupila do atmosféry a deorbitovala se.

t = 1 rok:

po roce by gravitace byla o 5% silnější. Pravděpodobně byste si všimli přibývání na váze a určitě byste si všimli selhání silnic, mostů, elektrického vedení, satelitů a podmořských kabelů. Vaše kyvadlové hodiny by nyní byly před pěti dny.

a co atmosféra?

Pokud atmosféra neroste jako země a voda, tlak vzduchu by začal klesat. To je způsobeno kombinací faktorů. Jak se gravitace zvyšuje, pak se vzduch stává těžší. Ale protože tento vzduch je rozložen na větší plochu, celkový efekt by snižoval tlak vzduchu.

na druhé straně, pokud se atmosféra také rozšiřuje, tlak povrchového vzduchu by vzrostl. Po letech uplynulo, vrchol Mt. Everest by už nebyl v „zóně smrti“.Podívejte Se, Co-Pokud #64. Na druhou stranu, protože byste byli těžší—a hora by byla vyšší-lezení by bylo více práce.

t = 5 let:

po pěti letech by gravitace byla o 25% silnější. Pokud jste při zahájení expanze vážili 70 kg, vážili byste nyní 88 kg.

většina naší infrastruktury by se zhroutila. Příčinou kolapsu by byla rozšiřující se půda pod nimi, nikoli zvýšená gravitace. Překvapivě by většina mrakodrapů vydržela v pořádku pod mnohem vyšší gravitací.I když výtahům bych nevěřil. Pro většinu z nich není limitujícím faktorem váha, ale vítr.

t = 10 let:

po 10 letech by gravitace byla o 50% silnější. Ve scénáři, kde se atmosféra nerozšíří, vzduch by se stal natolik tenkým, že by bylo obtížné dýchat i na hladině moře. V opačném případě bychom byli ještě chvíli v pořádku.

t = 40 let:

po 40 letech by se zemská povrchová gravitace ztrojnásobila.V průběhu desetiletí by gravitační síla rostla o něco rychleji, než byste očekávali, protože materiál v zemi by se stlačil pod svou vlastní hmotností. Tlak uvnitř Planet je zhruba úměrný čtverci jejich povrchové plochy, takže zemské jádro by bylo pevně stlačeno. V tomto okamžiku by i ti nejsilnější lidé mohli chodit jen s velkými obtížemi. Dýchání by bylo obtížné. Stromy by se zhroutily. Plodiny by pod vlastní vahou neobstály. Prakticky každý úbočí hory by viděl masivní sesuvy půdy, protože materiál hledal mělčí úhel odpočinku.

geologická aktivita by se také zrychlila. Většina Zemského tepla je poskytována radioaktivní rozpad minerálů v zemské kůře a plášti,i když některé radioaktivní prvky, jako je uran, jsou těžké, oni se vytlačeny z nižší vrstvy, protože jejich atomy nejde dohromady s rock mříže v těchto hloubkách. Více viz tato kapitola a tento článek. a více ZEMĚ znamená více tepla. Vzhledem k tomu, že objem expanduje rychleji než plocha povrchu, zvýší se celkové teplo vytékající na metr čtvereční.

není To vlastně dost podstatně teplé planety—Zemského povrchu teplota dominuje atmosféra a Slunce—ale to by vedlo k více sopek, více zemětřesení, a rychleji, tektonické pohyby. To by bylo podobné situaci na Zemi před miliardami let, kdy jsme měli více radioaktivního materiálu a tím i teplejší plášť.

aktivnější desková tektonika by mohla být dobrá pro život. Desková tektonika hraje klíčovou roli při stabilizaci zemského klimatu a planety menší než země (jako Mars) nemají dostatek vnitřního tepla k udržení dlouhodobé geologické aktivity. Větší planeta by umožnila větší geologickou aktivitu,a proto si někteří vědci myslí, že exoplanety o něco větší než Země („super-Země“) by mohly být k životu šetrnější než ty země.Sasselov, Dimitar D.. Život super-Země: jak Hon na cizí světy a umělé buňky způsobí revoluci v životě na naší planetě. New York: Základní Knihy, 2012.

t = 100 let:

po 100 letech bychom zažívali více než šest geů gravitace. Nejen, že bychom nebyli schopni se pohybovat, abychom našli jídlo, ale naše srdce by nebylo schopno pumpovat krev do našich mozků. Fyzicky by se mohl pohybovat pouze malý hmyz (a mořští živočichové). Možná by lidé mohli přežít ve speciálně postavených kopulích s řízeným tlakem, pohybující se kolem tím, že většinu našich těl ponoří do vody.

dýchání v této situaci by bylo obtížné. Je těžké nasávat vzduch proti hmotnosti vody, což je důvod, proč šnorchly mohou fungovat pouze tehdy, když jsou vaše plíce blízko povrchu.

mimo nízkotlaké kopule by se vzduch stal nerozbitným z jiného důvodu. Někde kolem 6 atmosfér se i obyčejný vzduch stává toxickým.R. M. Franz a P. C., Schutte, Barometrický nebezpečí v kontextu hluboké úrovni těžby, Věstník jihoafrickém Institutu Hornictví a Hutnictví, I kdybychom se podařilo přežít všechny ostatní problémy, o 100 let, tak jsme mrtví z toxicity kyslíku. Toxicita stranou, dýchat hustý vzduch je obtížné jednoduše proto, že je těžký.

černá díra?

kdy by se země nakonec stala černou dírou?

je těžké odpovědět, protože předpokladem otázky je, že poloměr se neustále rozšiřuje, zatímco hustota zůstává stejná-zatímco černá díra, hustota se zvyšuje.

dynamika opravdu obrovské skalnaté planety nejsou často analyzována, protože neexistuje žádný zřejmý způsob, že mohou formu; nic, že velké bude mít dostatek gravitace, aby shromáždit vodíku a helia během planet formace a staňte plynného obra.

v určitém okamžiku by naše rostoucí země dosáhla bodu, kdy přidání více hmoty způsobí, že se smrští, spíše než expanduje. Po tomto bodě by se zhroutila do něčeho jako rozprašující bílý trpaslík nebo neutronová hvězda, a pak-pokud by se jeho hmotnost stále zvyšovala-se nakonec stala černou dírou.

ale než se dostane tak daleko …

t = 300 let:

je škoda, že by lidé nežili tak dlouho, protože v tomto okamžiku by se stalo něco opravdu pěkného.

Jak Země roste, Měsíc by, stejně jako všechny naše satelity, postupně spirála dovnitř.Plummer, H. C., Poznámka k návrhu o přitažlivém centru pomalu rostoucí hmoty, Měsíční oznámení Královské astronomické společnosti, sv. 66, s. 83 po několika staletích by bylo dostatečně blízko k oteklé zemi, že přílivové síly mezi Zemí a Měsícem by byly silnější než gravitační síly, které drží měsíc pohromadě.

Když měsíc prošel touto hranicí-nazývanou rocheovou hranicí-postupně se rozpadl …

… a země by na krátkou dobu měla prsteny.