Extinderea Pământului

cât timp ar dura ca oamenii să-și observe creșterea în greutate dacă raza medie a lumii s-ar extinde cu 1 cm în fiecare secundă? (Presupunând că compoziția medie a rocii au fost menținute.)

Dennis O ‘ Donnell

Pământul nu se extinde în prezent.Da, am o citație pentru asta.”în concluzie, nici o rată de expansiune prezentă semnificativă statistic nu este detectată de studiul nostru în cadrul incertitudinii actuale de măsurare de 0,2 mm yr−1.”
Wu, X., X. Collilieux, Z. Altamimi,B. L. A. Vermeersen, R. S. Gross și I. Fukumori (2011), precizia cadrului de referință terestru internațional originea și expansiunea Pământului, Geophys. Res. Lett., 38, L13304, doi: 10.1029/2011gl047450.

oamenii au sugerat de mult că ar putea fi. Înainte ca ipoteza derivei continențiale să fie confirmată în anii 1960,arma fumegândă care a confirmat ipoteza tectonicii plăcilor a fost descoperirea răspândirii fundului mării. Modul în care răspândirea fundului mării și inversarea polului magnetic s-au confirmat reciproc este unul dintre exemplele mele preferate de descoperire științifică la locul de muncă. oamenii au observat că continentele se potrivesc împreună. Au fost prezentate diverse idei pentru a explica acest lucru, inclusiv ideea că bazinele oceanice erau rupturi care s-au deschis pe suprafața unui Pământ neted anterior pe măsură ce s-a extins. Această teorie nu a fost niciodată foarte răspândită,se pare că este cam proastă. deși încă face periodic runde pe YouTube.

pentru a evita problema rupturilor din pământ, să ne imaginăm că toată materia din pământ, de la crustă până la miez, începe să se extindă uniform. Pentru a evita un alt scenariu de scurgere a oceanelor, vom presupune că și oceanul se extinde.După cum se dovedește, oceanul se extinde, deoarece se încălzește. Acesta este (în prezent) principalul mod în care încălzirea globală crește nivelul mării. Toate structurile umane vor rămâne.

t = 1 secundă:

pe măsură ce Pământul a început să se extindă, ai simți o ușoară zdruncinare și chiar ți-ai putea pierde echilibrul pentru o clipă. Acest lucru ar fi foarte scurt. Deoarece vă deplasați constant în sus la 1 cm / s, nu veți simți niciun fel de accelerație continuă. Pentru restul zilei, nu vei observa nimic.

t = 1 zi:

după prima zi, pământul s-ar fi extins cu 864 de metri.

gravitația ar dura mult timp pentru a crește. Dacă ați cântărit 70 de kilograme când a început expansiunea, ați cântări 70,01 la sfârșitul zilei.

cum rămâne cu drumurile și podurile noastre? În cele din urmă, ar trebui să se despartă, nu?

nu la fel de repede cum ai putea crede. Iată un puzzle pe care l-am auzit odată:

Imaginați-vă că ați legat o frânghie strâns în jurul Pământului, așa că a îmbrățișat suprafața tot drumul.

acum imaginați-vă că ați vrut să ridicați coarda la un metru de la sol.

câtă lungime suplimentară va trebui să adăugați la frânghie?

deși poate părea că ai nevoie de kilometri de frânghie, răspunsul este de 6,28 metri. Circumferinta este proportionala cu raza, deci daca mariti raza cu 1 unitate, cresteti circumferinta cu 2 unitati de centimi.

întinderea unei linii de 40.000 de kilometri cu 6,28 metri în plus este destul de neglijabilă. Chiar și după o zi, cei 5, 4 kilometri suplimentari ar fi gestionați cu ușurință de aproape toate structurile. Betonul se extinde și se contractă cu mai mult decât atât în fiecare zi.Lawrence Grybosky, expansiunea termică și contracția

după șocul inițial, unul dintre primele efecte pe care le-ați observa ar fi că GPS-ul dvs. ar înceta să funcționeze. Sateliții ar rămâne în aproximativ aceleași orbite, dar momentul delicat pe care se bazează sistemul GPS ar fi complet distrus în câteva ore. Sincronizarea GPS este incredibil de precisă; dintre toate problemele din inginerie, este una dintre singurele în care inginerii au fost forțați să includă atât relativitatea specială, cât și cea generală în calculele lor.

cele mai multe alte ceasuri ar continua să funcționeze bine. Cu toate acestea, dacă aveți un ceas pendul foarte precis, s—ar putea să observați ceva ciudat-până la sfârșitul zilei, ar fi cu trei secunde înainte de locul în care ar trebui să fie.

t = 1 lună:

după o lună, pământul s—ar fi extins cu 26 de kilometri—o creștere de 0,4% – iar masa sa ar fi crescut cu 1,2%. Gravitația suprafeței ar fi crescut doar cu 0,4%, mai degrabă decât cu 1.2%, deoarece gravitatea suprafeței este proporțională cu raza.Masa este proporțională cu raza cubată, iar gravitația este proporțională cu masa ori pătratul invers al razei, deci radius3 / radius2 = rază.

s-ar putea să observați diferența de greutate pe o scară, dar nu este mare lucru. Gravitația variază de la un oraș la altul. Acesta este un lucru bun de reținut dacă cumpărați o scară digitală. Dacă scara dvs. are o precizie mai mare de două zecimale, trebuie să o calibrați cu o greutate de testare—forța gravitației la fabrica de scară nu este neapărat aceeași cu forța gravitației din casa dvs.

în timp ce s-ar putea să nu observați gravitația crescută încă, veți observa expansiunea. După o lună, veți vedea o mulțime de fisuri care se deschid în structuri lungi de beton și eșecul drumurilor ridicate și al podurilor vechi. Majoritatea clădirilor ar fi probabil în regulă, deși cele ancorate ferm în roca de bază ar putea începe să se comporte imprevizibil.Doar ceea ce vrei într-un zgârie-nori.

în acest moment, astronauții de pe ISS ar începe să se îngrijoreze. Nu numai că pământul (și atmosfera) s-ar ridica spre ele, dar gravitația crescută ar face ca orbita lor să se micșoreze încet. Ar trebui să evacueze rapid; ar avea cel mult câteva luni înainte ca stația să reintre în atmosferă și să se deorbiteze.

t = 1 an:

după un an, gravitația ar fi cu 5% mai puternică. Probabil veți observa creșterea în greutate și veți observa cu siguranță eșecul drumurilor, podurilor, liniilor electrice, sateliților și cablurilor submarine. Ceasul tău cu pendul ar fi acum înainte cu cinci zile.

cum rămâne cu atmosfera?

dacă atmosfera nu crește ca pământul și apa, presiunea aerului ar începe să scadă. Acest lucru se datorează unei combinații de factori. Pe măsură ce gravitația crește, aerul devine mai greu. Dar, deoarece aerul este răspândit pe o suprafață mai mare, efectul general ar fi scăderea presiunii aerului.

Pe de altă parte, dacă atmosfera se extinde, presiunea aerului de suprafață ar crește. După ce au trecut ani, vârful muntelui. Everest nu ar mai fi în „zona morții”.A Se Vedea Ce-Dacă #64. Pe de altă parte, din moment ce ai fi mai greu—și Muntele ar fi mai înalt—urcarea ar fi mai multă muncă.

t = 5 ani:

după cinci ani, gravitația ar fi cu 25% mai puternică. Dacă ați cântări 70 kg când a început expansiunea, acum ați cântări 88 kg.

cea mai mare parte a infrastructurii noastre s-ar fi prăbușit. Cauza prăbușirii ar fi solul care se extinde sub ele, nu gravitația crescută. În mod surprinzător, majoritatea zgârie-nori ar rezista bine sub gravitație mult mai mare.Deși nu aș avea încredere în lifturi. Pentru cele mai multe dintre ele, factorul limitativ nu este greutatea, ci vântul.

t = 10 ani:

după 10 ani, gravitația ar fi cu 50% mai puternică. În scenariul în care atmosfera nu se extinde, aerul ar deveni suficient de subțire pentru a fi dificil de respirat chiar și la nivelul mării. În celălalt scenariu, ne-ar fi bine pentru un timp mai mult.

t = 40 de ani:

după 40 de ani, gravitația suprafeței Pământului s-ar fi triplat.De-a lungul deceniilor, forța gravitațională ar crește puțin mai repede decât v-ați aștepta, deoarece materialul de pe Pământ s-ar comprima sub propria greutate. Presiunea din interiorul planetelor este aproximativ proporțională cu pătratul suprafeței lor, astfel încât miezul Pământului ar fi strâns strâns. În acest moment, chiar și cei mai puternici oameni ar putea merge doar cu mare dificultate. Respirația ar fi dificilă. Copacii s-ar prăbuși. Culturile nu s-ar ridica sub propria greutate. Practic, fiecare munte ar vedea alunecări de teren masive, deoarece materialul căuta un unghi de repaus mai puțin adânc.

activitatea geologică ar accelera, de asemenea. Cea mai mare parte a căldurii Pământului este asigurată de dezintegrarea radioactivă a mineralelor din crustă și manta,deși unele elemente radioactive, cum ar fi uraniul, sunt grele, sunt stoarse din straturile inferioare, deoarece atomii lor nu se împletesc bine cu grilele de rocă la acele adâncimi. Pentru mai multe detalii, consultați acest capitol și acest articol. și mai mult pământ înseamnă mai multă căldură. Deoarece volumul se extinde mai repede decât suprafața, căldura totală care curge pe metru pătrat va crește.

nu este de fapt suficient pentru a încălzi substanțial planeta—temperatura suprafeței Pământului este dominată de atmosferă și soare—dar ar duce la mai mulți vulcani, mai multe cutremure și o mișcare tectonică mai rapidă. Acest lucru ar fi similar cu situația de pe pământ cu miliarde de ani în urmă, când aveam mai mult material radioactiv și, prin urmare, o manta mai fierbinte.tectonica mai activă a plăcilor ar putea fi bună pentru viață. Tectonica plăcilor joacă un rol cheie în stabilizarea climatului Pământului, iar planetele mai mici decât Pământul (cum ar fi Marte) nu au suficientă căldură internă pentru a susține activitatea geologică pe termen lung. O planetă mai mare ar permite o activitate geologică mai mare, motiv pentru care unii oameni de știință cred că exoplanetele puțin mai mari decât Pământul („super-pământurile”) ar putea fi mai prietenoase cu viața decât cele de dimensiunea Pământului.Sasselov, Dimitar D.. Viața super-pământurilor: modul în care vânătoarea de lumi extraterestre și celule artificiale va revoluționa viața pe planeta noastră. New York: Cărți De Bază, 2012.

t = 100 de ani:

după 100 de ani, am fi experimentat peste șase gees de gravitație. Nu numai că nu am putea să ne mișcăm pentru a găsi hrană, dar inimile noastre nu ar putea să pompeze sânge în creierul nostru. Doar insectele mici (și animalele marine) ar putea să se miște fizic. Poate că oamenii ar putea supraviețui în cupole special construite cu presiune controlată, mișcându-se prin menținerea majorității corpurilor noastre scufundate în apă.

respirația în această situație ar fi dificilă. Este greu să aspirați aer împotriva greutății apei, motiv pentru care snorkelurile pot funcționa numai atunci când plămânii sunt aproape de suprafață.

în afara cupolelor de joasă presiune, aerul ar deveni irespirabil dintr-un motiv diferit. La aproximativ 6 atmosfere, chiar și aerul obișnuit devine toxic.R. M. Franz și P. C. Schutte, pericolele barometrice în contextul mineritului la nivel profund, Jurnalul Institutului sud-African de minerit și Metalurgie chiar dacă am fi reușit să supraviețuim tuturor celorlalte probleme, cu 100 de ani, am fi murit din cauza toxicității oxigenului. Toxicitatea deoparte, respirația aerului dens este dificilă pur și simplu pentru că este grea.

gaură neagră?

când va deveni Pământul în cele din urmă o gaură neagră?

este greu de răspuns, deoarece premisa întrebării este că raza se extinde constant în timp ce densitatea rămâne aceeași—în timp ce o gaură neagră, densitatea crește.

dinamica planetelor stâncoase cu adevărat uriașe nu este adesea analizată, deoarece nu există o modalitate evidentă de a se forma; orice lucru atât de mare va avea suficientă gravitație pentru a aduna hidrogen și heliu în timpul formării planetei și a deveni un gigant gazos.

la un moment dat, pământul nostru în creștere ar ajunge la punctul în care adăugarea mai multă masă îl determină să se contracte, mai degrabă decât să se extindă. După acest punct, s—ar prăbuși în ceva de genul unei pitice albe sau a unei stele neutronice și apoi—dacă masa sa continuă să crească-va deveni în cele din urmă o gaură neagră.

dar înainte de a ajunge atât de departe …

t = 300 de ani:

este păcat că oamenii nu ar trăi atât de mult, pentru că în acest moment s-ar întâmpla ceva cu adevărat îngrijit.

pe măsură ce pământul crește, luna, la fel ca toți sateliții noștri, s-ar spirala treptat spre interior.Plummer, H. C., Notă privind moțiunea despre un centru atrăgător de masă în creștere lentă, Notificări lunare ale Royal Astronomical Society, Vol. 66, p.83 după câteva secole, ar fi suficient de aproape de pământul umflat încât forțele de maree dintre Pământ și lună să fie mai puternice decât forțele gravitaționale care țin luna împreună.

când Luna a trecut această limită—numită limita Roche—s-ar rupe treptat în afară …

… și pământul ar avea, pentru scurt timp, inele.