Expansión de la Tierra

¿Cuánto tiempo tardaría la gente en notar su aumento de peso si el radio medio del mundo se expandiera en 1 cm cada segundo? (Suponiendo que la composición promedio de la roca se mantuviera.)

Dennis O’Donnell

La Tierra no se está expandiendo actualmente.Sí, tengo una citación para esto.
» En conclusión, nuestro estudio no detecta una tasa de expansión presente estadísticamente significativa dentro de la incertidumbre de medición actual de 0,2 mm año−1.»Wu, X., X. Collilieux, Z. Altamimi, B. L. A. Vermeersen, R. S. Gross, and I. Fukumori (2011), Accuracy of the International Terrestrial Reference Frame origin and Earth expansion, Geophys. Res. Lett., 38, L13304, doi: 10.1029 / 2011GL047450.

la Gente ha sugerido que podría ser. Antes de que se confirmara la hipótesis de la deriva continencial en la década de 1960,la prueba concluyente que confirmó la hipótesis de la tectónica de placas fue el descubrimiento de la propagación del fondo marino. La forma en que la propagación del fondo marino y la inversión de los polos magnéticos se confirmaron claramente es uno de mis ejemplos favoritos de descubrimiento científico en el trabajo. la gente había notado que los continentes encajaban. Se presentaron varias ideas para explicar esto, incluida la idea de que las cuencas oceánicas eran grietas que se abrían en la superficie de una Tierra previamente lisa a medida que se expandía. Esta teoría nunca fue muy extendida, resulta que es un poco tonta. aunque todavía hace rondas periódicas en YouTube.

Para evitar el problema de las grietas en el suelo, imaginemos que toda la materia de la Tierra, desde la corteza hasta el núcleo, comienza a expandirse uniformemente. Para evitar otro escenario de Drenaje de los Océanos, asumiremos que el océano también se expande.Resulta que el océano se está expandiendo, ya que se está calentando. Esta es (actualmente) la principal forma en que el calentamiento global está elevando el nivel del mar. Todas las estructuras humanas permanecerán.

t = 1 segundo:

A medida que la Tierra comenzara a expandirse, sentirías una ligera sacudida e incluso podrías perder el equilibrio por un momento. Esto sería muy breve. Dado que se está moviendo constantemente hacia arriba a 1 cm/s, no sentirá ningún tipo de aceleración continua. Por el resto del día, no notarías mucho de nada.

t = 1 día:

Después del primer día, la Tierra se habría expandido en 864 metros.

La gravedad tardaría mucho en aumentar. Si pesaba 70 kilogramos cuando comenzó la expansión, pesaría 70,01 al final del día.

¿Qué pasa con nuestras carreteras y puentes? Eventualmente, tendrían que romper, ¿verdad?

No tan rápido como podrías pensar. Aquí hay un rompecabezas que una vez escuché:

Imagina que ataste una cuerda firmemente alrededor de la Tierra, para que abrazara la superficie por todo el camino.

Ahora imagina que quería subir la cuerda de un metro del suelo.

żcuánto más la longitud que usted necesita para añadir a la cuerda?

Aunque parezca que necesitarías millas de cuerda, la respuesta es de 6,28 metros. La circunferencia es proporcional al radio, por lo que si aumenta el radio en 1 unidad, aumenta la circunferencia en 2 unidadesπ.

Estirar una línea de 40.000 kilómetros y 6,28 metros adicionales es bastante insignificante. Incluso después de un día, los 5,4 kilómetros adicionales serían manejados fácilmente por prácticamente todas las estructuras. El concreto se expande y contrae más que eso todos los días.Lawrence Grybosky, Expansión y contracción térmica

Después de la sacudida inicial, uno de los primeros efectos que notarías sería que tu GPS dejaría de funcionar. Los satélites permanecerían aproximadamente en las mismas órbitas, pero la delicada sincronización en la que se basa el sistema GPS se arruinaría completamente en cuestión de horas. La sincronización del GPS es increíblemente precisa; de todos los problemas en ingeniería, es uno de los únicos en los que los ingenieros se han visto obligados a incluir la relatividad especial y general en sus cálculos.

La mayoría de los demás relojes seguirían funcionando bien. Sin embargo, si tienes un reloj de péndulo muy preciso, es posible que notes algo extraño: al final del día, estaría tres segundos por delante de donde debería estar.

t = 1 mes:

Después de un mes, la Tierra se habría expandido en 26 kilómetros, un aumento del 0,4%, y su masa se habría incrementado en un 1,2%. La gravedad superficial solo habría aumentado un 0,4%, en lugar de 1.2%, ya que la gravedad de la superficie es proporcional al radio.La masa es proporcional al radio en cubos, y la gravedad es proporcional a la masa por el cuadrado inverso del radio, por lo que radius3 / radius2 = radio.

Es posible que notes la diferencia de peso en una báscula, pero no es gran cosa. La gravedad ya varía mucho entre las diferentes ciudades. Esto es algo bueno a tener en cuenta si compras una báscula digital. Si su báscula tiene una precisión de más de dos decimales, debe calibrarla con un peso de prueba: la fuerza de gravedad en la fábrica de básculas no es necesariamente la misma que la fuerza de gravedad en su casa.

Aunque todavía no notes el aumento de la gravedad, notarás la expansión. Después de un mes, verías muchas grietas abriéndose en largas estructuras de concreto y el fallo de carreteras elevadas y puentes viejos. La mayoría de los edificios probablemente estarían bien, aunque aquellos anclados firmemente en el lecho de roca podrían comenzar a comportarse de manera impredecible.Justo lo que quieres en un rascacielos.

En este punto, los astronautas de la Estación Espacial Internacional comenzarían a preocuparse. No solo el suelo (y la atmósfera) se elevarían hacia ellos, sino que el aumento de la gravedad también haría que su órbita se redujera lentamente. Tendrían que evacuar rápidamente; tendrían como máximo unos meses antes de que la estación volviera a entrar en la atmósfera y saliera de órbita.

t = 1 año:

Después de un año, la gravedad sería un 5% más fuerte. Probablemente notaría el aumento de peso, y definitivamente notaría la falla de carreteras, puentes, líneas eléctricas, satélites y cables submarinos. Su reloj de péndulo ahora estaría adelantado por cinco días.

¿Qué hay de la atmósfera?

Si la atmósfera no está creciendo como la tierra y el agua, la presión del aire comenzaría a caer. Esto se debe a una combinación de factores. A medida que aumenta la gravedad, el aire se vuelve más pesado. Pero dado que el aire se extiende sobre un área más grande, el efecto general sería disminuir la presión del aire.

Por otro lado, si la atmósfera también se está expandiendo, la presión del aire de la superficie aumentaría. Después de que habían pasado años, la cima del monte. El Everest ya no estaría en la «zona de la muerte».Ver Qué pasaría si #64. Por otro lado, ya que serías más pesado, y la montaña sería más alta, escalar sería más trabajo.

t = 5 años:

Después de cinco años, la gravedad sería un 25% más fuerte. Si pesaba 70 kg cuando comenzó la expansión, pesaría 88 kg ahora.

La mayor parte de nuestra infraestructura se habría derrumbado. La causa del colapso sería la expansión del suelo debajo de ellos, no el aumento de la gravedad. Sorprendentemente, la mayoría de los rascacielos aguantarían bien bajo una gravedad mucho mayor.Aunque no confiaría en los ascensores. Para la mayoría de ellos, el factor limitante no es el peso, sino el viento.

t = 10 años:

Después de 10 años, la gravedad sería un 50% más fuerte. En el escenario en el que la atmósfera no se está expandiendo, el aire se volvería lo suficientemente delgado como para ser difícil de respirar incluso a nivel del mar. En el otro escenario, estaríamos bien por un poco más de tiempo.

t = 40 años:

Después de 40 años, la gravedad de la superficie de la Tierra se habría triplicado.Durante décadas, la fuerza de gravedad crecería un poco más rápido de lo esperado, ya que el material en la Tierra se comprimiría bajo su propio peso. La presión dentro de los planetas es aproximadamente proporcional al cuadrado de su superficie, por lo que el núcleo de la Tierra se apretaría fuertemente. En este punto, incluso los humanos más fuertes solo podrían caminar con gran dificultad. Respirar sería difícil. Los árboles se derrumbarían. Los cultivos no resistirían por su propio peso. Prácticamente todas las laderas de las montañas verían deslizamientos de tierra masivos a medida que el material buscaba un ángulo de reposo más superficial.

La actividad geológica también se aceleraría. La mayor parte del calor de la Tierra es proporcionado por la desintegración radiactiva de los minerales en la corteza y el manto,Aunque algunos elementos radiactivos, como el uranio, son pesados, se extraen de las capas inferiores porque sus átomos no encajan bien con las redes de roca en esas profundidades. Para obtener más información, consulte este capítulo y este artículo. y más Tierra significa más calor. Dado que el volumen se expande más rápido que la superficie, el calor total que fluye por metro cuadrado aumentará.

En realidad, no es suficiente para calentar sustancialmente el planeta, la temperatura de la superficie de la Tierra está dominada por la atmósfera y el Sol, pero conduciría a más volcanes, más terremotos y un movimiento tectónico más rápido. Esto sería similar a la situación en la Tierra hace miles de millones de años, cuando teníamos más material radiactivo y, por lo tanto, un manto más caliente.

La tectónica de placas más activa podría ser buena para la vida. La tectónica de placas juega un papel clave en la estabilización del clima de la Tierra, y los planetas más pequeños que la Tierra (como Marte) no tienen suficiente calor interno para sostener la actividad geológica a largo plazo. Un planeta más grande permitiría una mayor actividad geológica, razón por la cual algunos científicos piensan que los exoplanetas ligeramente más grandes que la Tierra («súper Tierras») podrían ser más amigables con la vida que los del tamaño de la Tierra.Sasselov, Dimitar D.. The life of super-Earths: how the hunt for alien worlds and artificial cells will revolutionize life on our planet (en inglés). Nueva York: Basic Books, 2012.

t = 100 años:

Después de 100 años, estaríamos experimentando más de seis gees de la gravedad. No solo no podríamos movernos para encontrar comida, sino que nuestros corazones no podrían bombear sangre a nuestros cerebros. Solo los insectos pequeños (y los animales marinos) podrían moverse físicamente. Tal vez los humanos podrían sobrevivir en cúpulas de presión controlada especialmente construidas, moviéndose manteniendo la mayoría de nuestros cuerpos sumergidos en el agua.

la Respiración en esta situación sería difícil. Es difícil aspirar aire contra el peso del agua, por lo que los tubos de buceo solo funcionan cuando los pulmones están cerca de la superficie.

Fuera de los domos de baja presión, el aire se volvería irrespirable por una razón diferente. En algún lugar alrededor de 6 atmósferas, incluso el aire ordinario se vuelve tóxico.R. M. Franz y P. C. Schutte, Barometric hazards within the context of deep-level mining, La revista del Instituto Sudafricano de Minería y Metalurgia Incluso si hubiéramos logrado sobrevivir a todos los demás problemas, en 100 años, estaríamos muertos de toxicidad por oxígeno. Aparte de la toxicidad, respirar aire denso es difícil simplemente porque es pesado.

agujero Negro?

¿Cuándo se convertiría la Tierra en un agujero negro?

Es difícil responder a eso, porque la premisa de la pregunta es que el radio se expande constantemente mientras la densidad permanece igual, mientras que un agujero negro, la densidad aumenta.

La dinámica de planetas rocosos realmente enormes no se analiza a menudo, ya que no hay una forma obvia de que se puedan formar; cualquier cosa tan grande tendrá suficiente gravedad para reunir hidrógeno y helio durante la formación de planetas y convertirse en un gigante gaseoso.

En algún momento, nuestra Tierra en crecimiento alcanzaría el punto en el que la adición de más masa hace que se contraiga, en lugar de expandirse. Después de este punto, colapsaría en algo como una enana blanca o estrella de neutrones, y luego, si su masa seguía aumentando, eventualmente se convertiría en un agujero negro.

Pero antes de que llegue tan lejos …

t = 300 años:

Es una pena que los humanos no vivieran tanto tiempo, porque en este punto, algo realmente genial sucedería.

A medida que la Tierra crece, la Luna, como todos nuestros satélites, gradualmente se dirige hacia adentro.Plummer, H. C., Note on the motion about an attracting centre of slowly increasing mass, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Vol. 66, p. 83 Después de varios siglos, estaría lo suficientemente cerca de la Tierra hinchada como para que las fuerzas de marea entre la Tierra y la Luna fueran más fuertes que las fuerzas gravitacionales que mantienen unida a la Luna.

Cuando la Luna pasaba este límite, llamado límite de Roche, se separaba gradualmente …

… y la Tierra, por un corto tiempo, tendría anillos.