Laajeneva maa

kuinka kauan kestäisi, että ihmiset huomaisivat painonnousunsa, jos maailman keskimääräinen säde laajenisi 1cm joka sekunti? (Olettaen, että kiviaineksen keskimääräinen koostumus säilyi.)

Dennis O ’ Donnell

maapallo ei tällä hetkellä laajene.Kyllä, minulla on kunniamaininta tästä.
” yhteenvetona voidaan todeta, että tutkimuksemme ei havaitse tilastollisesti merkitsevää nykyistä laajenemisnopeutta nykyisen mittausepävarmuuden ollessa 0,2 mm yr-1.”
Wu, X., X. Collilieux, Z. Altamimi, B. L. A. Vermeersen, R. S. Gross ja I. Fukumori (2011), Accuracy of the International Terrestrial Reference Frame origin and Earth expansion, Geophys. Res. Lett., 38, L13304, doi:10.1029/2011gl047450.

ihmiset ovat jo pitkään vihjailleet, että se voisi olla. Ennen kuin continential drift hypoteesi vahvistettiin 1960-luvulla,savuava ase, joka vahvisti laattatektoniikkahypoteesin, oli löytö merenpohjan leviämisestä. Tapa, jolla merenpohja leviää ja magneettinen napa kääntää siististi vahvistivat toisiaan, on yksi suosikkiesimerkeistäni tieteellisistä löydöistä työssä. ihmiset olivat huomanneet, että mantereet sopivat yhteen. Tämän selittämiseksi esitettiin erilaisia ajatuksia, muun muassa ajatus siitä, että valtamerialtaat olivat repeämiä, jotka avautuivat aiemmin sileän maan pinnalle sen laajentuessa. Teoria ei ole koskaan ollut kovin laajalle levinnyt,se on aika tyhmä. vaikka se vielä ajoittain tekee kierroksia YouTubessa.

välttääkseen maan halkeamien ongelman kuvitellaan, että kaikki maan aine kuoresta ytimeen alkaa laajeta tasaisesti. Välttääksemme uuden Valumisskenaarion, – oletamme merenkin laajenevan.On käynyt ilmi, että meri laajenee, koska se lämpenee. Tämä on (tällä hetkellä) tärkein tapa, jolla ilmaston lämpeneminen nostaa merenpintaa. Kaikki ihmisen rakenteet pysyvät.

t = 1 sekunti:

kun maa alkoi laajeta, tunsi pienen tärähdyksen ja saattoi jopa menettää tasapainonsa hetkeksi. Tämä olisi hyvin lyhyt. Koska liikut tasaisesti ylöspäin nopeudella 1 cm / S, et tunne minkäänlaista jatkuvaa kiihtyvyyttä. Loppupäivänä ei huomaisi juuri mitään.

t = 1 vrk:

ensimmäisen päivän jälkeen maa olisi laajentunut 864 metriä.

painovoiman kasvaminen kestäisi kauan. Jos painoi laajennuksen alkaessa 70 kiloa, painoi päivän päätteeksi 70,01.

entäs meidän tiet ja sillat? Lopulta heidän täytyisi erota.

ei niin nopeasti kuin voisi luulla. Tässä on kerran kuulemani palapeli:

Kuvittele, että sidoit köyden tiukasti maapallon ympäri, joten se halasi pintaa koko matkan ympäri.

kuvittele nyt, että halusit nostaa köyden metrin korkeudelta.

kuinka paljon lisäpituutta tarvitset köyteen?

vaikka saattaa tuntua siltä, että tarvitsisit kilometrejä köyttä, vastaus on 6,28 metriä. Ympärysmitta on verrannollinen säteeseen, joten jos säde kasvaa 1 yksiköllä, ympärysmitta kasvaa 2π yksiköllä.

40 000 kilometrin rajan venyttäminen 6,28 metriä on aika mitätöntä. Päivän jälkeenkin ylimääräiset 5,4 kilometriä hoituisivat helposti käytännössä kaikilla rakenteilla. Betoni laajenee ja supistuu päivä päivältä enemmän.Lawrence Grybosky, lämpölaajeneminen ja supistuminen

ensimmäisen tärähdyksen jälkeen yksi ensimmäisistä vaikutuksista, jotka huomaisit olisi, että GPS lakkaisi toimimasta. Satelliitit pysyisivät suurin piirtein samoilla radoilla, mutta gps-järjestelmän herkkä ajoitus menisi täysin pilalle muutamassa tunnissa. GPS-ajoitus on uskomattoman tarkka; kaikista tekniikan ongelmista se on ainoita, joissa insinöörit ovat joutuneet sisällyttämään laskelmiinsa sekä erityistä että yleistä suhteellisuusteoriaa.

useimmat muut kellot toimisivat hyvin. Jos sinulla on kuitenkin hyvin tarkka heilurikello, saatat huomata jotain outoa—päivän päättyessä se olisi kolme sekuntia edellä siitä, missä sen pitäisi olla.

t = 1 kuukausi:

kuukauden kuluttua maapallo olisi laajentunut 26 kilometriä—kasvua 0,4%—ja sen massa olisi kasvanut 1,2%. Pintagravitaatio olisi noussut vain 0,4% eikä 1.2%, koska pintagravitaatio on verrannollinen säteeseen.Massa on verrannollinen säteeseen kuutiollinen, ja painovoima on verrannollinen massa kertaa käänteisessä säteen neliössä, joten radius3 / radius2 = säde.

painoeron voi huomata vaa ’ alla, mutta se ei ole iso juttu. Painovoima vaihtelee jo nyt näin paljon eri kaupunkien välillä. Tämä on hyvä pitää mielessä, jos ostaa digitaalisen mittakaavan. Jos vaa ’an tarkkuus on yli kaksi desimaalia, sinun täytyy kalibroida se testipainolla-painovoima vaa’ an tehtaalla ei ole välttämättä sama kuin painovoima talossasi.

vaikka et ehkä vielä huomaa lisääntynyttä painovoimaa, huomaat laajenemisen. Kuukauden kuluttua näkisi, että pitkiin betonirakenteisiin aukeaa paljon halkeamia ja korotettujen teiden ja vanhojen siltojen pettämistä. Suurin osa rakennuksista olisi todennäköisesti ok, vaikka lujasti kallioperään ankkuroidut saattaisivat alkaa käyttäytyä arvaamattomasti.Juuri mitä haluat pilvenpiirtäjästä.

tässä vaiheessa ISS: n astronautit alkaisivat huolestua. Sen lisäksi, että maa (ja ilmakehä) nousisi niitä kohti, lisääntynyt painovoima saisi myös niiden kiertoradan vähitellen kutistumaan. Heidän on evakuoitava nopeasti, korkeintaan pari kuukautta ennen kuin asema palaisi ilmakehään ja sammuisi.

t = 1 vuosi:

vuoden kuluttua painovoima olisi 5% vahvempi. Luultavasti huomaisit painonnousun, ja varmasti huomaisit teiden, siltojen, voimajohtojen, satelliittien ja merenalaisten kaapeleiden vikaantumisen. Heilurikellosi olisi nyt viisi päivää edellä.

entä ilmakehä?

Jos ilmakehä ei kasva kuten maa ja vesi, Ilmanpaine alkaisi laskea. Tämä johtuu eri tekijöiden yhteisvaikutuksesta. Painovoiman kasvaessa ilma muuttuu raskaammaksi. Mutta koska tuo ilma on levittäytynyt laajemmalle alueelle, kokonaisvaikutus olisi ilmanpaineen lasku.

toisaalta, jos myös ilmakehä laajenee, pinta-Ilmanpaine nousisi. Kun vuosia oli kulunut, huipulla Mt. Everest ei olisi enää ”kuoleman vyöhykkeellä”.Katso Mitä-Jos #64. Toisaalta, koska olisit painavampi—ja vuori olisi pidempi—kiipeily olisi työläämpää.

t = 5 vuotta:

viiden vuoden kuluttua painovoima olisi 25% vahvempi. Jos painaisi laajennuksen alkaessa 70 kiloa, painaisi nyt 88 kiloa.

suurin osa infrastruktuuristamme olisi romahtanut. Romahduksen syynä olisi niiden alla oleva laajeneva maa, ei lisääntynyt painovoima. Yllättävää kyllä useimmat pilvenpiirtäjät kestäisivät hyvin paljon suuremmassa painovoimassa.En tosin luottaisi hisseihin. Useimmille niistä rajoittava tekijä ei ole paino vaan tuuli.

t = 10 vuotta:

10 vuoden jälkeen painovoima olisi 50% vahvempi. Skenaariossa, jossa ilmakehä ei laajene, ilma tulisi niin ohueksi, että sitä on vaikea hengittää jopa merenpinnan tasolla. Toisessa skenaariossa pärjäisimme vielä hetken.

t = 40 vuotta:

40 vuoden jälkeen maan pintagravitaatio olisi kolminkertaistunut.Vuosikymmenten aikana painovoima kasvaisi hieman odotettua nopeammin, sillä maan materiaali tiivistyisi oman painonsa alle. Planeettojen sisäinen paine on suurin piirtein verrannollinen niiden pinta-alan neliöön, joten maan ydin puristuisi tiukasti. Tässä vaiheessa vahvimmatkin ihmiset pystyisivät kävelemään vain hyvin vaivalloisesti. Hengittäminen olisi vaikeaa. Puut kaatuisivat. Sato ei kestäisi oman painonsa alla. Lähes jokaisella vuorenrinteellä nähtäisiin valtavia maanvyörymiä, kun materiaali etsisi matalampaa lepokulmaa.

myös geologinen aktiivisuus kiihtyisi. Suurin osa maan lämmöstä saadaan maankuoren ja vaipan mineraalien radioaktiivisesta hajoamisesta,vaikka jotkin radioaktiiviset alkuaineet, kuten uraani, ovat raskaita, ne puristuvat pois alemmista kerroksista, koska niiden atomit eivät sovi hyvin yhteen noiden syvyyksien kivilaastien kanssa. Katso lisää tästä luvusta ja tästä artikkelista. ja enemmän maata tarkoittaa enemmän lämpöä. Koska tilavuus laajenee nopeammin kuin pinta-ala, ulos virtaava kokonaislämpö neliömetriä kohti kasvaa.

se ei oikeastaan riitä planeetan oleelliseen lämmittämiseen—maan pintalämpötilaa hallitsevat ilmakehä ja aurinko—mutta se johtaisi useampiin tulivuoriin, useampiin maanjäristyksiin ja nopeampaan tektoniseen liikkeeseen. Tilanne olisi samanlainen kuin maapallolla miljardeja vuosia sitten, jolloin meillä oli enemmän radioaktiivista ainetta ja siten kuumempi vaippa.

aktiivisempi laattatektoniikka voisi tehdä hyvää elämälle. Laattatektoniikalla on keskeinen rooli maapallon ilmaston vakauttamisessa, eikä maata pienemmillä planeetoilla (kuten Marsissa) ole tarpeeksi sisäistä lämpöä pitääkseen yllä pitkäaikaista geologista aktiivisuutta. Suurempi planeetta mahdollistaisi enemmän geologista aktiivisuutta, minkä vuoksi jotkut tutkijat arvelevat, että hieman maata suuremmat eksoplaneetat (”supermaapallot”) voisivat olla ystävällisempiä elämälle kuin maan kokoiset.Sasselov, Dimitar D.. The life of super-Earths: how the hunt for alien worlds and artificial cells will mullistamaan life on our planet. New York: Basic Books, 2012.

t = 100 vuotta:

100 vuoden jälkeen kokisimme yli kuusi geesiä painovoimaa. Emme pystyisi liikkumaan löytääksemme ruokaa, emmekä myöskään pystyisi pumppaamaan verta aivoihimme. Vain pienet hyönteiset (ja merieläimet) pystyisivät liikkumaan fyysisesti. Ehkä ihmiset voisivat selviytyä erikoisrakenteisissa painekupoleissa ja liikkua pitämällä suurimman osan ruumiistamme veden alla.

hengittäminen tässä tilanteessa olisi vaikeaa. Ilman Imeminen veden painoa vastaan on vaikeaa, minkä vuoksi snorklaus voi toimia vain, kun keuhkot ovat lähellä pintaa.

matalapaineiden kupolien ulkopuolella ilma muuttuisi hengittämättömäksi eri syystä. Jossain noin 6 ilmakehää, jopa tavallinen ilma muuttuu myrkylliseksi.R. M. Franz ja P. C. Schutte, Barometriset vaarat syvätason kaivostoiminnan yhteydessä, Etelä-Afrikan kaivos-ja metallurgian instituutin lehti, vaikka olisimme selvinneet kaikista muista ongelmista, 100 vuoteen mennessä olisimme kuolleet hapen Myrkyllisyyteen. Myrkyllisyys sikseen, tiheän ilman hengittäminen on vaikeaa yksinkertaisesti siksi, että se on raskasta.

musta aukko?

milloin maasta tulisi lopulta musta aukko?

tähän on vaikea vastata, koska kysymyksen lähtökohta on, että säde laajenee tasaisesti tiheyden pysyessä samana—kun taas mustan aukon tiheys kasvaa.

todella suurten kiviplaneettojen dynamiikkaa ei usein analysoida, koska ei ole selvää tapaa, jolla ne voisivat muodostua; kaikella niin suurella on tarpeeksi painovoimaa kerätäkseen vetyä ja heliumia planeetan muodostuessa ja muuttuakseen kaasujättiläiseksi.

jossain vaiheessa kasvava maapallomme saavuttaisi pisteen, jossa massan lisääminen saa sen supistumaan eikä laajenemaan. Tämän jälkeen se luhistuisi kutakuinkin valkoiseksi kääpiöksi tai neutronitähdeksi ja muuttuisi—jos sen massa kasvaisi jatkuvasti—lopulta mustaksi aukoksi.

mutta ennen kuin se pääsee niin pitkälle …

t = 300 vuotta:

on sääli, etteivät ihmiset eläisi näin pitkään, koska tässä vaiheessa tapahtuisi jotain todella siistiä.

maan kasvaessa Kuu kiertyisi kaikkien satelliittiemme tavoin vähitellen sisäänpäin.Plummer, H. C., Note on the motion about an attracting centre of slowly increasing mass, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Vol. 66, s.83 useiden vuosisatojen kuluttua se olisi niin lähellä turvonnutta maata, että maan ja kuun väliset vuorovesivoimat olisivat voimakkaampia kuin kuuta koossa pitävät gravitaatiovoimat.

kun Kuu ylitti tämän rajan—jota kutsutaan Rochen rajaksi—se hajoaisi vähitellen …

… ja maalla olisi lyhyen aikaa renkaat.