Expanding Earth

Quanto tempo ci vorrebbe per le persone a notare il loro aumento di peso se il raggio medio del mondo ampliato di 1 cm ogni secondo? (Supponendo che la composizione media di roccia sono stati mantenuti.)

Dennis O’Donnell

La Terra non è, attualmente, in espansione.Sì, ho una citazione per questo.
“In conclusione, nessun tasso di espansione presente statisticamente significativo viene rilevato dal nostro studio all’interno dell’incertezza di misura attuale di 0,2 mm yr−1.”
Wu, X., X. Collilieux, Z. Altamimi, B. L. A. Vermeersen, R. S. Gross, e I. Fukumori (2011), Accuracy of the International Terrestrial Reference Frame origin and Earth expansion, Geophys. Res. Lett., 38, L13304, doi:10.1029 / 2011GL047450.

Le persone hanno a lungo suggerito che potrebbe essere. Prima che l’ipotesi della deriva continentale fosse confermata negli 1960,la pistola fumante che confermava l’ipotesi della tettonica a placche era la scoperta della diffusione del fondo marino. Il modo in cui la diffusione del fondo marino e l’inversione del polo magnetico si sono confermati a vicenda è uno dei miei esempi preferiti di scoperta scientifica sul lavoro. la gente aveva notato che i continenti si incastrano. Varie idee sono state avanzate per spiegare questo, tra cui l’idea che i bacini oceanici erano spaccature che si aprivano nella superficie di una Terra precedentemente liscia mentre si espandeva. Questa teoria non è mai stata molto diffusa, si scopre che è un po ‘ stupida. anche se ancora periodicamente fa il giro su YouTube.

Per evitare il problema delle spaccature nel terreno, immaginiamo che tutta la materia nella Terra, dalla crosta al nucleo, inizi ad espandersi uniformemente. Per evitare un altro scenario di drenaggio degli oceani, assumeremo che anche l’oceano si espande.A quanto pare, l’oceano si sta espandendo, dal momento che sta diventando più caldo. Questo è (attualmente) il modo principale in cui il riscaldamento globale sta alzando il livello del mare. Tutte le strutture umane rimarranno.

t = 1 secondo:

Quando la Terra ha iniziato ad espandersi, sentirai una leggera scossa e potresti persino perdere l’equilibrio per un momento. Questo sarebbe molto breve. Dal momento che ti stai muovendo costantemente verso l’alto a 1 cm/s, non sentirai alcun tipo di accelerazione continua. Per il resto della giornata, non si noterebbe molto di nulla.

t = 1 giorno:

Dopo il primo giorno, la Terra si sarebbe espansa di 864 metri.

La gravità richiederebbe molto tempo per aumentare. Se pesavi 70 chilogrammi quando è iniziata l’espansione, pesavi 70,01 alla fine della giornata.

Che dire delle nostre strade e ponti? Alla fine, avrebbero dovuto rompere, giusto?

Non così velocemente come si potrebbe pensare. Ecco un puzzle che ho sentito una volta:

Immagina di aver legato una corda strettamente intorno alla Terra, quindi stava abbracciando la superficie tutto intorno.

Ora immagina di voler sollevare la corda di un metro da terra.

Quanta lunghezza extra sarà necessario aggiungere alla corda?

Sebbene possa sembrare che tu abbia bisogno di miglia di corda, la risposta è di 6,28 metri. La circonferenza è proporzionale al raggio, quindi se si aumenta il raggio di 1 unità, si aumenta la circonferenza di 2π unità.

Allungare una linea di 40.000 chilometri per 6,28 metri in più è piuttosto trascurabile. Anche dopo un giorno, i 5,4 chilometri in più sarebbero stati gestiti facilmente da praticamente tutte le strutture. Il calcestruzzo si espande e si contrae di più ogni giorno.Lawrence Grybosky, Espansione termica e contrazione

Dopo la scossa iniziale, uno dei primi effetti che noteresti sarebbe che il tuo GPS avrebbe smesso di funzionare. I satelliti rimarrebbero all’incirca nelle stesse orbite, ma la delicata tempistica su cui si basa il sistema GPS sarebbe completamente rovinata in poche ore. GPS timing è incredibilmente preciso; di tutti i problemi in ingegneria, è uno degli unici in cui gli ingegneri sono stati costretti a includere sia la relatività speciale che quella generale nei loro calcoli.

La maggior parte degli altri orologi continuerebbe a funzionare bene. Tuttavia, se si dispone di un orologio a pendolo molto preciso, si potrebbe notare qualcosa di strano-entro la fine della giornata, sarebbe tre secondi prima di dove dovrebbe essere.

t = 1 mese:

Dopo un mese, la Terra si sarebbe espansa di 26 chilometri—un aumento dello 0,4%—e la sua massa sarebbe aumentata dell ‘ 1,2%. La gravità superficiale sarebbe aumentata solo dello 0,4%, anziché dell ‘ 1.2%, poiché la gravità della superficie è proporzionale al raggio.La massa è proporzionale al raggio cubato e la gravità è proporzionale alla massa per il quadrato inverso del raggio, quindi radius3 / radius2 = raggio.

Potresti notare la differenza di peso su una scala, ma non è un grosso problema. La gravità varia di questo molto tra le diverse città già. Questa è una buona cosa da tenere a mente se si acquista una bilancia digitale. Se la bilancia ha una precisione superiore a due cifre decimali, è necessario calibrarla con un peso di prova: la forza di gravità nella fabbrica della bilancia non è necessariamente la stessa della forza di gravità a casa tua.

Mentre potresti non notare ancora l’aumento della gravità, noteresti l’espansione. Dopo un mese, si vedrebbe un sacco di crepe che si aprono in lunghe strutture in cemento e il fallimento di strade sopraelevate e vecchi ponti. La maggior parte degli edifici sarebbe probabilmente ok, anche se quelli ancorati saldamente in roccia potrebbe iniziare a comportarsi in modo imprevedibile.Proprio quello che vuoi in un grattacielo.

A questo punto, gli astronauti sulla ISS avrebbero iniziato a preoccuparsi. Non solo il terreno (e l’atmosfera) si solleverebbero verso di loro, ma l’aumento della gravità causerebbe anche una contrazione lenta della loro orbita. Avrebbero dovuto evacuare rapidamente; avrebbero avuto al massimo un paio di mesi prima che la stazione rientrasse nell’atmosfera e si fosse deorbita.

t = 1 anno:

Dopo un anno, la gravità sarebbe del 5% più forte. Probabilmente noteresti l’aumento di peso, e sicuramente noteresti il fallimento di strade, ponti, linee elettriche, satelliti e cavi sottomarini. Il tuo orologio a pendolo sarebbe ora avanti di cinque giorni.

E l’atmosfera?

Se l’atmosfera non cresce come la terra e l’acqua, la pressione dell’aria inizierebbe a cadere. Ciò è dovuto a una combinazione di fattori. All’aumentare della gravità, l’aria diventa più pesante. Ma dal momento che l’aria è distribuita su un’area più ampia, l’effetto complessivo sarebbe la diminuzione della pressione dell’aria.

D’altra parte, se anche l’atmosfera si sta espandendo, la pressione dell’aria superficiale aumenterebbe. Dopo anni erano passati, la cima del Monte. L’Everest non sarebbe più nella “zona della morte”.Vedere Cosa-Se #64. D’altra parte, dal momento che si sarebbe più pesante—e la montagna sarebbe più alto—arrampicata sarebbe più lavoro.

t = 5 anni:

Dopo cinque anni, la gravità sarebbe del 25% più forte. Se pesavi 70 kg quando è iniziata l’espansione, peseresti 88 kg ora.

La maggior parte della nostra infrastruttura sarebbe crollata. La causa del crollo sarebbe il terreno in espansione sotto di loro, non l’aumento della gravità. Sorprendentemente, la maggior parte dei grattacieli reggerebbe bene sotto una gravità molto più elevata.Anche se non mi fiderei degli ascensori. Per la maggior parte di loro, il fattore limitante non è il peso, ma il vento.

t = 10 anni:

Dopo 10 anni, la gravità sarebbe del 50% più forte. Nello scenario in cui l’atmosfera non si sta espandendo, l’aria diventerebbe abbastanza sottile da essere difficile da respirare anche a livello del mare. Nell’altro scenario, staremmo bene ancora per un po’.

t = 40 anni:

Dopo 40 anni, la gravità della superficie terrestre sarebbe triplicata.Nel corso dei decenni, la forza di gravità crescerebbe leggermente più velocemente di quanto ci si aspetterebbe, dal momento che il materiale nella Terra si comprimerebbe sotto il proprio peso. La pressione all’interno dei pianeti è approssimativamente proporzionale al quadrato della loro superficie, quindi il nucleo della Terra sarebbe schiacciato strettamente. A questo punto, anche gli umani più forti sarebbero in grado di camminare solo con grande difficoltà. Respirare sarebbe difficile. Gli alberi crollerebbero. Le colture non si reggerebbero sotto il loro stesso peso. Praticamente ogni montagna vedrebbe massicce frane come materiale cercato un angolo meno profondo di riposo.

Anche l’attività geologica accelererebbe. La maggior parte del calore della Terra è fornito dal decadimento radioattivo dei minerali nella crosta e nel mantello,anche se alcuni elementi radioattivi, come l’uranio, sono pesanti, vengono spremuti dagli strati inferiori perché i loro atomi non si intrecciano bene con i reticoli rocciosi a quelle profondità. Per ulteriori informazioni, vedere questo capitolo e questo articolo. e più Terra significa più calore. Poiché il volume si espande più velocemente della superficie, il calore complessivo che scorre per metro quadrato aumenterà.

In realtà non è sufficiente per riscaldare sostanzialmente il pianeta—La temperatura superficiale della Terra è dominata dall’atmosfera e dal Sole—ma porterebbe a più vulcani, più terremoti e movimenti tettonici più veloci. Questo sarebbe simile alla situazione sulla Terra miliardi di anni fa, quando avevamo più materiale radioattivo e quindi un mantello più caldo.

La tettonica a placche più attiva potrebbe essere un bene per la vita. La tettonica a placche gioca un ruolo chiave nella stabilizzazione del clima terrestre e i pianeti più piccoli della Terra (come Marte) non hanno abbastanza calore interno per sostenere l’attività geologica a lungo termine. Un pianeta più grande consentirebbe una maggiore attività geologica, motivo per cui alcuni scienziati pensano che gli esopianeti leggermente più grandi della Terra (“super-Terre”) potrebbero essere più amichevoli per la vita di quelli di dimensioni terrestri.Sasselov, Dimitar D.. La vita delle super-Terre: come la caccia ai mondi alieni e alle cellule artificiali rivoluzionerà la vita sul nostro pianeta. New York: Libri di base, 2012.

t = 100 anni:

Dopo 100 anni, sperimenteremmo più di sei gees di gravità. Non solo non saremmo in grado di muoverci per trovare cibo, ma i nostri cuori non sarebbero in grado di pompare sangue al nostro cervello. Solo piccoli insetti (e animali marini) sarebbero fisicamente in grado di muoversi. Forse gli esseri umani potrebbero sopravvivere in cupole appositamente costruite a pressione controllata, muovendosi mantenendo la maggior parte dei nostri corpi immersi nell’acqua.

Respirare in questa situazione sarebbe difficile. È difficile aspirare aria contro il peso dell’acqua, motivo per cui gli boccagli possono funzionare solo quando i polmoni sono vicini alla superficie.

Al di fuori delle cupole a bassa pressione, l’aria diventerebbe irrespirabile per un motivo diverso. A circa 6 atmosfere, anche l’aria ordinaria diventa tossica.R. M. Franz e P. C. Schutte, Barometric hazards within the context of deep-level mining, The Journal of The South African Institute of Mining and Metallurgy Anche se fossimo riusciti a sopravvivere a tutti gli altri problemi, da 100 anni, saremmo morti per tossicità dell’ossigeno. Tossicità a parte, respirare aria densa è difficile semplicemente perché è pesante.

Buco nero?

Quando la Terra sarebbe diventata un buco nero?

È difficile rispondere a questo, perché la premessa della domanda è che il raggio si espande costantemente mentre la densità rimane la stessa—mentre un buco nero, la densità aumenta.

La dinamica di pianeti rocciosi davvero enormi non viene spesso analizzata, poiché non esiste un modo ovvio per formarsi; qualsiasi cosa così grande avrà abbastanza gravità da raccogliere idrogeno ed elio durante la formazione del pianeta e diventare un gigante gassoso.

Ad un certo punto, la nostra Terra in crescita raggiungerebbe il punto in cui l’aggiunta di più massa la fa contrarre, piuttosto che espandersi. Dopo questo punto, collasserebbe in qualcosa come una nana bianca o una stella di neutroni, e poi—se la sua massa continuava ad aumentare—alla fine diventerebbe un buco nero.

Ma prima che arrivi così lontano …

t = 300 anni:

È un peccato che gli umani non vivrebbero così a lungo, perché a questo punto sarebbe successo qualcosa di veramente pulito.

Man mano che la Terra cresce, la Luna, come tutti i nostri satelliti, gradualmente spirale verso l’interno.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 Dopo diversi secoli, sarebbe abbastanza vicino alla Terra gonfia che le forze di marea tra la Terra e la Luna sarebbero più forti delle forze gravitazionali che tengono insieme la Luna.

Quando la Luna superava questo limite—chiamato limite di Roche—si rompeva gradualmente …

… e la Terra, per un breve periodo, avrebbe avuto anelli.