Udvidelse af jorden

hvor lang tid ville det tage for folk at bemærke deres vægtøgning, hvis verdens gennemsnitlige radius udvides med 1 cm hvert sekund? (Forudsat at den gennemsnitlige sammensætning af sten blev opretholdt.)

Dennis O ‘ Donnell

jorden udvides ikke i øjeblikket.Ja, jeg har en henvisning til dette.
” afslutningsvis påvises ingen statistisk signifikant nuværende ekspansionshastighed ved vores undersøgelse inden for den aktuelle måleusikkerhed på 0,2 mm yr−1.”
B. L. A. Vermeersen, R. S. Gross og I. Fukumori (2011), nøjagtighed af den internationale jordbaserede referenceramme oprindelse og jordudvidelse, Geophys. Res. Lett., 38, L13304, doi: 10.1029 / 2011gl047450.

folk har længe foreslået, at det kunne være. Før den kontinuerlige driftshypotese blev bekræftet i 1960 ‘ erne, var rygepistolen, der bekræftede pladetektonikhypotesen, opdagelsen af havbundspredning. Den måde, hvorpå havbunden spredes og magnetisk polomvendelse nøjagtigt bekræftede hinanden, er et af mine yndlingseksempler på videnskabelig opdagelse på arbejdspladsen. folk havde bemærket, at kontinenterne passer sammen. Forskellige ideer blev fremsat for at forklare dette, herunder ideen om, at havbassinerne var kløfter, der åbnede i overfladen af en tidligere glat jord, da den udvidede sig. Denne teori var aldrig meget udbredt, det viser sig, at det er lidt dumt. selvom det stadig med jævne mellemrum gør runderne på YouTube.

for at undgå problemet med kløfter i jorden, lad os forestille os alt sagen i jorden, fra skorpen til kernen, begynder at ekspandere ensartet. For at undgå et andet dræn Oceanscenariet antager vi, at havet også udvides.Som det viser sig, vokser havet, da det bliver varmere. Dette er (i øjeblikket) den vigtigste måde, hvorpå den globale opvarmning hæver havniveauet. Alle menneskelige strukturer vil forblive.

t = 1 sekund:

da Jorden begyndte at ekspandere, ville du føle en lille rystelse og måske endda miste din balance et øjeblik. Dette ville være meget kort. Da du bevæger dig støt opad ved 1 cm / s, føler du ikke nogen form for løbende acceleration. For resten af dagen, ville du ikke mærke meget af noget.

t = 1 dag:

efter den første dag ville Jorden have udvidet med 864 meter.

Gravity ville tage lang tid at øge. Hvis du vejede 70 kg, da udvidelsen startede, ville du veje 70.01 i slutningen af dagen.

hvad med vores veje og broer? Til sidst, de bliver nødt til at bryde sammen, højre?

ikke så hurtigt som du måske tror. Her er et puslespil, jeg engang hørte:

Forestil dig, at du bundet et reb tæt rundt om jorden, så det kramede overfladen hele vejen rundt.

forestil dig nu, at du ville hæve rebet en meter fra jorden.

hvor meget ekstra længde skal du tilføje til rebet?

selvom det kan virke som om du har brug for miles af reb, er svaret 6,28 meter. Omkreds er proportional med radius, så hvis du øger radius med 1 enhed, øger du omkredsen med 2 liter enheder.

at strække en 40.000 kilometer linje en ekstra 6,28 meter er temmelig ubetydelig. Selv efter en dag håndteres de ekstra 5, 4 kilometer let af stort set alle strukturer. Beton udvider og kontrakter med mere end det hver dag.Efter den første rystelse ville en af de første effekter, du ville bemærke, være, at din GPS ville stoppe med at arbejde. Satellitterne ville forblive i omtrent de samme baner, men den delikate timing, som GPS-systemet er baseret på, ville blive fuldstændig ødelagt inden for få timer. GPS timing er utrolig præcis; af alle ingeniørproblemerne er det en af de eneste, hvor ingeniører er blevet tvunget til at inkludere både speciel og generel relativitet i deres beregninger.

de fleste andre ure ville fortsætte med at fungere fint. Imidlertid, hvis du har et meget præcist pendulur, du bemærker måske noget underligt—ved udgangen af dagen, det ville være tre sekunder foran, hvor det skulle være.

t = 1 måned:

efter en måned ville Jorden have udvidet med 26 kilometer—en stigning på 0, 4%—og dens masse ville være steget med 1, 2%. Overfladegravitation ville kun være steget med 0,4% snarere end 1.2%, Da overfladens tyngdekraft er proportional med radius.Massen er proportional med radius kuberet, og tyngdekraften er proportional med massetider invers kvadrat af radius, så radius3 / radius2 = radius.

Du kan mærke forskellen i vægt på en skala, men det er ikke en big deal. Tyngdekraften varierer med dette meget mellem forskellige byer allerede. Dette er en god ting at huske på, hvis du køber en digital skala. Hvis din skala har en præcision på mere end to decimaler, skal du kalibrere den med en testvægt—tyngdekraften på skalafabrikken er ikke nødvendigvis den samme som tyngdekraften i dit hus.

selvom du måske ikke bemærker den øgede tyngdekraft endnu, vil du bemærke udvidelsen. Efter en måned vil du se mange revner åbne op i lange betonkonstruktioner og svigt af forhøjede veje og gamle broer. De fleste bygninger ville sandsynligvis være ok, selvom de, der er forankret fast i grundfjeldet, måske begynder at opføre sig uforudsigeligt.Lige hvad du vil have i en skyskraber.

på dette tidspunkt ville astronauter på ISS begynde at blive bekymrede. Ikke alene ville jorden (og atmosfæren) stige mod dem, men den øgede tyngdekraft ville også få deres kredsløb til langsomt at krympe. De skulle evakuere hurtigt; de ville højst have et par måneder før stationen genindtrådte atmosfæren og deorbited.

t = 1 år:

efter et år ville tyngdekraften være 5% stærkere. Du vil sandsynligvis bemærke vægtforøgelsen, og du vil helt sikkert bemærke fejl i veje, broer, kraftledninger, satellitter og undersøiske kabler. Dit pendulur ville nu være foran med fem dage.

hvad med atmosfæren?

hvis atmosfæren ikke vokser som jorden og vandet er, vil lufttrykket begynde at falde. Dette skyldes en kombination af faktorer. Når tyngdekraften stiger, bliver luften tungere. Men da luften er spredt ud over et større område, vil den samlede effekt være faldende lufttryk.

på den anden side, hvis atmosfæren også ekspanderer, vil overfladelufttrykket stige. Efter år var gået, toppen af Mt. Everest ville ikke længere være i”dødsområdet”.Se Hvad-Hvis #64. På den anden side, da du ville være tungere—og bjerget ville være højere—ville klatring være mere arbejde.

t = 5 år:

efter fem år ville tyngdekraften være 25% stærkere. Hvis du vejede 70 kg, da udvidelsen startede, ville du veje 88 kg nu.

det meste af vores infrastruktur ville være kollapset. Årsagen til sammenbruddet ville være den ekspanderende jord under dem, ikke den øgede tyngdekraft. Overraskende nok ville de fleste skyskrabere holde sig fint under meget højere tyngdekraft.Selvom jeg ikke ville stole på elevatorerne. For de fleste af dem er den begrænsende faktor ikke vægt, men vind.

t = 10 år:

efter 10 år ville tyngdekraften være 50% stærkere. I scenariet, hvor atmosfæren ikke ekspanderer, ville luften blive tynd nok til at være svært at trække vejret selv ved havets overflade. I det andet scenario ville vi være ok I lidt længere tid.

t = 40 år:

efter 40 år ville Jordens overfladegravitation være tredoblet.I løbet af årtier ville tyngdekraften vokse lidt hurtigere, end du ville forvente, da materialet i jorden ville komprimere under sin egen vægt. Trykket inde i planeter er omtrent proportional med kvadratet af deres overfladeareal, så jordens kerne ville blive presset tæt. På dette tidspunkt ville selv de stærkeste mennesker kun kunne gå med store vanskeligheder. Åndedræt ville være svært. Træer ville kollapse. Afgrøder ville ikke stå op under deres egen vægt. Næsten hver bjergside ville se massive jordskred, da Materiale søgte en lavere hvilevinkel.

geologisk aktivitet vil også accelerere. Det meste af jordens varme leveres af radioaktivt henfald af mineraler i skorpen og kappen,selvom nogle radioaktive elementer, som uran, er tunge, de bliver presset ud af de nedre lag, fordi deres atomer ikke passer godt sammen med klippegitterene i disse dybder. For mere, se dette kapitel og denne artikel. mere jord betyder mere varme. Da volumenet udvides hurtigere end overfladearealet, vil den samlede varme, der strømmer ud pr.

det er faktisk ikke nok at opvarme planeten væsentligt-Jordens overfladetemperatur domineres af atmosfæren og Solen—men det ville føre til flere vulkaner, flere jordskælv og hurtigere tektonisk bevægelse. Dette ville svare til situationen på jorden for milliarder af år siden, da vi havde mere radioaktivt materiale og dermed en varmere kappe.

mere aktiv pladetektonik kan være godt for livet. Pladetektonik spiller en nøglerolle i stabiliseringen af Jordens klima, og planeter mindre end Jorden (som Mars) har ikke nok intern varme til at opretholde langsigtet geologisk aktivitet. En større planet ville give mulighed for mere geologisk aktivitet, hvorfor nogle forskere mener, at eksoplaneter, der er lidt større end Jorden (“superjord”), kunne være mere venlige over for livet end Jordstørrelser.Sasselov, Dimitar D.. Superjordens liv: hvordan jagten på fremmede verdener og kunstige celler vil revolutionere livet på vores planet. København: Basic Books, 2012.

t = 100 år:

efter 100 år ville vi opleve over seks gees af tyngdekraften. Ikke kun ville vi ikke være i stand til at bevæge os rundt for at finde mad, men vores hjerter ville ikke være i stand til at pumpe blod til vores hjerner. Kun små insekter (og havdyr) ville være fysisk i stand til at bevæge sig rundt. Måske kunne mennesker overleve i specialbyggede kupler med kontrolleret tryk og bevæge sig rundt ved at holde de fleste af vores kroppe nedsænket i vand.

åndedræt i denne situation ville være svært. Det er svært at suge luft ind mod vandets vægt, hvorfor snorkler kun kan fungere, når dine lunger er tæt på overfladen.

uden for lavtrykskupler ville luften blive uåndelig af en anden grund. På et sted omkring 6 atmosfærer bliver selv almindelig luft giftig.Barometriske farer inden for rammerne af dybtliggende minedrift, Journal of the South African Institute of Mining and metallurgi, selvom vi havde formået at overleve alle de andre problemer, med 100 år, ville vi være døde af ilt toksicitet. Toksicitet til side er vejrtrækning af tæt luft vanskelig, simpelthen fordi den er tung.

sort hul?

hvornår ville Jorden til sidst blive et sort hul?

det er svært at svare på det, fordi forudsætningen for spørgsmålet er, at radiusen vokser støt, mens densiteten forbliver den samme—mens et sort hul, densiteten stiger.

dynamikken i virkelig store stenede planeter analyseres ikke ofte, da der ikke er nogen åbenbar måde, de kunne danne; alt, hvad der er stort, vil have nok tyngdekraft til at samle brint og helium under planetdannelsen og blive en gasgigant.

på et tidspunkt ville vores voksende jord nå det punkt, hvor tilføjelse af mere masse får den til at trække sig sammen i stedet for at udvide. Efter dette punkt ville det kollapse til noget som en sputtering hvid dværg eller neutronstjerne, og derefter—hvis dens masse fortsatte med at stige—til sidst blive et sort hul.

men før det kommer så langt …

t = 300 år:

det er en skam, at mennesker ikke ville leve så længe, for på dette tidspunkt ville der ske noget rigtig pænt.

Når jorden vokser, vil Månen som alle vores satellitter gradvist spiral indad.Plummer, H. C., Note om bevægelsen om et tiltrækkende centrum med langsomt stigende masse, månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society, Vol. 66, s.83 efter flere århundreder ville det være tæt nok på den hævede jord, at tidevandskræfterne mellem Jorden og Månen ville være stærkere end gravitationskræfterne, der holder månen sammen.

når Månen passerede denne grænse—kaldet Roche—grænsen-ville den gradvist bryde fra hinanden …

… og jorden ville i kort tid have ringe.