Utvide Jorden

Hvor lang tid vil det ta for folk å legge merke til vektøkningen hvis verdens gjennomsnittlige radius utvides med 1 cm hvert sekund? (Forutsatt at gjennomsnittlig sammensetning av stein ble opprettholdt.)

Dennis O ‘ Donnell

Jorden er for tiden ikke ekspanderende.Ja, jeg har en henvisning til dette.
» i konklusjonen, er ingen statistisk signifikant nåværende ekspansjonshastighet detektert av vår studie innenfor dagens måleusikkerhet på 0,2 mm yr-1.»
Wu, X., X. Collilieux, Z. Altamimi, B. L. A. Vermeersen, R. S. Gross, Og I. Fukumori (2011), Nøyaktighet Av Den Internasjonale Terrestriske Referanserammen opprinnelse Og Jordutvidelse, Geophys. Res. Lett., 38, L13304, doi:10.1029 / 2011GL047450.

Folk har lenge antydet at det kan være. Før kontinentaldrifthypotesen ble bekreftet på 1960-tallet, var smoking gun som bekreftet platetektonikkhypotesen oppdagelsen av havbunnsspredning. Måten havbunnen spre og magnetisk pol reversering pent bekreftet hverandre er en av mine favoritt eksempler på vitenskapelige funn på jobb. folk hadde lagt merke til at kontinentene passer sammen. Ulike ideer ble fremsatt for å forklare dette, inkludert ideen om at havbassenger var rifter som åpnet i overflaten av en tidligere jevn Jord da den utvidet seg. Denne teorien var aldri veldig utbredt, det viser seg at det er litt dumt. selv om det fortsatt regelmessig gjør rundene På YouTube.

for å unngå problemet med rifter i bakken, la oss forestille oss alt saken i Jorden, fra skorpen til kjernen, begynner å ekspandere jevnt. For å unngå en Annen Drain The Oceans scenario, antar vi at havet utvides også.Som det viser seg, ekspanderer havet, siden det blir varmere. Dette er (for tiden) den viktigste måten global oppvarming øker havnivået. Alle menneskelige strukturer vil forbli.

t = 1 sekund:

Da Jorden begynte å ekspandere, ville Du føle en liten støt, og kanskje til og med miste balansen din et øyeblikk. Dette ville være veldig kort. Siden du beveger deg jevnt oppover på 1 cm / s, vil du ikke føle noen form for kontinuerlig akselerasjon. For resten av dagen vil du ikke legge merke til mye av noe.

t = 1 dag:

Etter Den første dagen ville Jorden ha utvidet seg med 864 meter.

Tyngdekraften vil ta lang tid å øke. Hvis du veide 70 kilo da utvidelsen startet, ville du veie 70.01 på slutten av dagen.

hva med våre veier og broer? Til slutt, de måtte bryte opp, ikke sant?

Ikke så fort som du kanskje tror. Her er et puslespill jeg en gang hørte:

Tenk deg at du bundet et tau tett rundt Jorden, så det klemte overflaten hele veien rundt.

forestill Deg nå at du ønsket å heve tauet en meter fra bakken.

hvor mye ekstra lengde må du legge til tauet?

Selv om det kan virke som om du trenger miles av tau, er svaret 6,28 meter. Omkrets er proporsjonal med radius, så hvis du øker radius med 1 enhet, øker du omkrets med 2π enheter.

Å Strekke en 40.000 kilometer linje en ekstra 6, 28 meter er ganske ubetydelig. Selv etter en dag vil de ekstra 5,4 kilometer håndteres enkelt av nesten alle strukturer. Betong utvider og kontrakter med mer enn det hver dag.Lawrence Grybosky, Termisk Ekspansjon og Sammentrekning

Etter den første støt, en AV de første effektene du vil merke ville være AT GPS ville slutte å fungere. Satellittene vil forbli i omtrent samme baner, men den delikate timingen SOM GPS-systemet er basert på, vil bli fullstendig ødelagt innen timer. GPS timing er utrolig presis; av alle problemene i ingeniørfag er det en av de eneste som ingeniører har blitt tvunget til å inkludere både spesiell og generell relativitet i sine beregninger.

De fleste andre klokker ville fortsette å fungere fint. Men hvis du har en veldig presis pendulklokke, kan du legge merke til noe rart – ved slutten av dagen ville det være tre sekunder foran hvor det skulle være.

t = 1 måned:

Etter en måned ville Jorden ha utvidet seg med 26 kilometer—en økning på 0,4% – og dens masse ville ha økt med 1,2%. Overflategravitasjonen ville bare ha gått opp med 0,4%, i stedet for 1.2%, siden overflategravitasjonen er proporsjonal med radius.Masse er proporsjonal med radius cubed, og tyngdekraften er proporsjonal med masse ganger invers kvadrat av radius, så radius3 / radius2 = radius.

du kan merke forskjellen i vekt på en skala, men det er ikke en stor sak. Gravity varierer med dette mye mellom forskjellige byer allerede. Dette er en god ting å huske på hvis du kjøper en digital skala. Hvis vekten din har en presisjon på mer enn to desimaler, må du kalibrere den med en testvekt—tyngdekraften på skalafabrikken er ikke nødvendigvis den samme som tyngdekraften i huset ditt.

mens du kanskje ikke merker den økte tyngdekraften ennå, vil du legge merke til utvidelsen. Etter en måned vil du se mange sprekker som åpner seg i lange betongkonstruksjoner og svikt av forhøyede veier og gamle broer. De fleste bygninger vil trolig være ok, selv om de forankret fast i grunnfjellet kan begynne å oppføre seg uforutsigbart.Akkurat det du vil ha i en skyskraper.

på dette tidspunktet vil astronauter på ISS begynne å bli bekymret. Ikke bare vil bakken (og atmosfæren) stige mot dem, men den økte tyngdekraften vil også føre til at deres bane sakte krymper. De måtte evakuere raskt; de ville ha maksimalt noen måneder før stasjonen kom inn i atmosfæren og deorbited.

t = 1 år:

etter et år vil tyngdekraften være 5% sterkere. Du vil nok legge merke til vektøkningen, og du vil definitivt merke feilen på veier, broer, kraftledninger, satellitter og undersjøiske kabler. Din pendel klokke ville nå være foran med fem dager.

hva med atmosfæren?

hvis atmosfæren ikke vokser som land og vann, vil lufttrykket begynne å falle. Dette skyldes en kombinasjon av faktorer. Når tyngdekraften øker, blir luften tyngre. Men siden luften er spredt ut over et større område, vil den samlede effekten redusere lufttrykket.

på den annen side, hvis atmosfæren også ekspanderer, vil overflatelufttrykket stige. Etter år hadde gått, toppen Av Mt. Everest ville ikke lenger være i «dødssonen».Se Hva-Hvis #64. På den annen side, siden du ville være tyngre – og fjellet ville være høyere-klatring ville være mer arbeid.

t = 5 år:

etter fem år vil tyngdekraften være 25% sterkere. Hvis du veide 70 kg da utvidelsen startet, ville du veie 88 kg nå.

det Meste av vår infrastruktur ville ha kollapset. Årsaken til sammenbruddet ville være den ekspanderende bakken under dem, ikke den økte tyngdekraften. Overraskende nok vil de fleste skyskrapere holde seg fint under mye høyere tyngdekraft.Selv om jeg ikke stoler på heisene. For de fleste av dem er begrensningsfaktoren ikke vekt, men vind.

t = 10 år:

etter 10 år vil tyngdekraften være 50% sterkere. I scenariet der atmosfæren ikke ekspanderer, vil luften bli tynn nok til å være vanskelig å puste selv på havnivå. I det andre scenariet ville vi være ok for en liten stund lenger.

t = 40 år:

etter 40 år ville jordens overflategravitasjon ha tredoblet seg.Over flere tiår vil tyngdekraften vokse litt raskere enn du forventer, siden materialet i Jorden ville komprimere under egen vekt. Trykket inne i planeter er omtrent proporsjonalt med kvadratet av overflaten, slik At Jordens kjerne vil bli presset tett. På dette tidspunktet ville selv de sterkeste menneskene bare kunne gå med store vanskeligheter. Puste ville være vanskelig. Trær vil kollapse. Avlinger ville ikke stå opp under sin egen vekt. Nesten hver fjellside ville se massive jordskred som materiale søkt ut en grunnere vinkel på hvile.

Geologisk aktivitet vil også akselerere. Det meste Av Jordens varme er gitt av radioaktivt henfall av mineraler i skorpe og mantel,Selv om noen radioaktive elementer, som uran, er tunge, blir de presset ut av de nedre lagene fordi deres atomer ikke passer godt sammen med steingitterene på disse dypene. For mer informasjon, se dette kapitlet og denne artikkelen. Mer Jord betyr mer varme. Siden volumet utvides raskere enn overflaten, vil den totale varmen som strømmer ut per kvadratmeter øke.Det er faktisk ikke nok til å vesentlig varme planeten—Jordens overflatetemperatur domineres av atmosfæren og Solen—Men Det vil føre til flere vulkaner, flere jordskjelv og raskere tektonisk bevegelse. Dette ville være lik Situasjonen på Jorden for milliarder år siden, da vi hadde mer radioaktivt materiale og dermed en varmere mantel.

Mer aktiv platetektonikk kan være bra for livet. Platetektonikk spiller en nøkkelrolle i å stabilisere Jordens klima, og planeter mindre Enn Jorden (Som Mars) har ikke nok intern varme til å opprettholde langsiktig geologisk aktivitet. En større planet vil tillate mer geologisk aktivitet, og derfor tror noen forskere at eksoplaneter litt større Enn Jorden («Superjord») kan være mer vennlige for livet enn Jordstørrelser.Sasselov, Dimitar D.. Livet til Super-Jordarter: hvordan jakten på fremmede verdener og kunstige celler vil revolusjonere livet på vår planet. New York: Grunnleggende Bøker, 2012.

t = 100 år:

etter 100 år vil vi oppleve over seks gees av tyngdekraften. Ikke bare ville vi ikke kunne bevege oss rundt for å finne mat, men våre hjerter ville ikke kunne pumpe blod til hjernen vår. Bare små insekter (og sjødyr) ville være fysisk i stand til å bevege seg rundt. Kanskje mennesker kunne overleve i spesialbygde kontrollerte trykk kupler, beveger seg rundt ved å holde de fleste kroppene våre nedsenket i vann.

Å Puste i denne situasjonen ville være vanskelig. Det er vanskelig å suge i luft mot vekten av vannet, og derfor kan snorkler bare fungere når lungene er nær overflaten.

Utenfor lavtrykkskupler ville luften bli upustet av en annen grunn. På et sted rundt 6 atmosfærer blir selv vanlig luft giftig.Rm Franz Og Pc Schutte, Barometriske farer innenfor rammen av dyp gruvedrift, Journal Of South African Institute Of Mining And Metallurgy Selv om vi hadde klart å overleve alle de andre problemene, ved 100 år, ville vi være døde av oksygen toksisitet. Toksisitet til side, puste tett luft er vanskelig bare fordi det er tungt.

Svart hull?

Når Vil Jorden til slutt bli et svart hull?Det er vanskelig å svare på det, fordi forutsetningen for spørsmålet er at radiusen utvides jevnt mens tettheten forblir den samme-mens et svart hull øker tettheten.dynamikken til virkelig store steinete planeter blir ikke ofte analysert, siden det ikke er noen åpenbar måte at de kan danne seg; alt som er stort vil ha nok tyngdekraft til å samle hydrogen og helium under planetdannelse og bli en gassgigant.

på et tidspunkt vil Vår voksende Jord nå det punktet hvor å legge til mer masse får det til å trekke seg sammen, i stedet for å utvide seg. Etter dette punktet ville det kollapse til noe som en sputtering hvit dverg eller nøytronstjerne, og så—hvis massen fortsatte å øke-til slutt bli et svart hull.

men før det blir så langt …

t = 300 år:

det er synd at mennesker ikke ville leve så lenge, for på dette punktet ville noe veldig pent skje.

Når Jorden vokser, Vil Månen, som alle våre satellitter, gradvis spiral innover.Plummer, H. C., Merk på bevegelse om en tiltrekke sentrum av sakte økende masse, Månedlige Merknader Av Royal Astronomical Society, Vol. 66, s. 83 etter flere århundrer ville Det være nær Nok til den hovne Jorden at tidevannskreftene Mellom Jorden og Månen ville være sterkere enn gravitasjonskreftene som holder Månen sammen.

Når Månen passerte Denne grensen—Kalt Roche—grensen-ville Den gradvis bryte fra hverandre …

… Og Jorden ville for en kort tid ha ringer.