Наверное каждому преподавателю физики хоть раз задавали этот вопрос. Конечно такой тоннель невозможен по множеству причин, которые выходят за рамки данной статьи. Предположим каким-то волшебным образом такой тоннель все-таки был создан и удерживается в стабильном состоянии.
Есть множество заблуждений связанных с гипотетическим туннелем, проходящим через центр Земли.
Главное из них состоит в том, что если пробурить такой тоннель и прыгнуть в него, то прыгун будет вечно летать туда сюда от одного конца тоннеля, до другого.
Это не так. Точнее не совсем так. Для того, чтобы описанный сценарий стал реальностью должно выполниться три условия:
Туннель должен быть соосен оси вращения Земли
Иными словами один вход в тоннель должен быть на Северном полюсе, а второй — на Южном. Почему не подходят другие варианты?
Земля, как известно, вращается вокруг своей оси. Из-за того, что абсолютная скорость вращения вещества замедляется по мере приближения к центру Земли, в случае если тоннель не полностью соосен оси вращения Земли, то прыгун просто врежется в стенку тоннеля и будет по ней размазан.
Хуже всего будет для прыгуна, если тоннель будет пробурен на экваторе. Тогда прыгун врежется в стену не пролетев и километра.
Из тоннеля должен быть полностью откачан воздух
Если из тоннеля не будет откачан воздух, то произойдут две вещи, каждая из которых сделает такой прыжок невозможным. Во-первых прыгун будет немного тормозить из-за трения о воздух и очень скоро его скорость стабилизируется в районе 200 км/ч (рекорд скорости свободного падения парашютистов). Конечно финальная скорость будет зависеть от аэродинамических характеристик костюма прыгуна, но в целом вряд ли будет существенно больше.
Долетев до центра Земли прыгун пролетит его совсем немного и довольно быстро «стабилизируется» в центре Земли.
Вторая причина состоит в том, что в тоннеле заполненном воздухом будет нарастать атмосферное давление и температура. Уже на глубине в 100 километров давление превысит показатель давления на дне Марианской впадины, а это меньше 1 процента пути. В итоге прыгун будет просто раздавлен огромным давлением.
Масса Земли должна быть равномерно распределена по всему объему планеты
Планета Земля не является однородным телом. В одних местах плотность вещества больше, в других меньше. Кроме того из-за конвекционных процессов в земном ядре и движения магмы эти неоднородности постоянно перемещаются.
В обычной жизни этими неоднородностями можно пренебречь, но при свободном падении через центр Земли они неизбежно будут оказывать влияние на ускорение свободного падения испытываемое прыгуном и через достаточно малое количество колебаний (несколько сотен или тысяч) они вызовут «схождение» прыгуна с дистанции.
На практике из-за неоднородностей гравитационного потенциала прыгун будет либо а) размазан о стены тоннеля б) постепенно замедлится и зависнет в центре Земли.
Читайте также: Что будет если выстрелить из огнестрельного оружия в космосе?
Собственно по этим трем причинам сценарий с вечными колебаниями прыгуна «туда-сюда» невыполним. И если хотя бы умозрительно можно представить, что тоннель все-таки возможно прокопать, удерживать в стабильном состоянии и откачать из него воздух, то представить, что человечество когда-либо сможет равномерно распределить массу Земли по её объему невозможно.
Ставьте палец вверх чтобы видеть в своей ленте больше статей о космосе и науке!
Подписывайтесь на мой канал здесь, а также на мой канал в телеграме. Там вы можете почитать большое количество интересных материалов, а также задать свой вопрос.