Проверим игру Майнкрафт на достоверность. Сегодня мы нырнем поглубже и заберемся повыше, чтобы сравнить, как далеко можно зайти.
Начнём с "поглубже": что внутри земли? Стандартно принято разделять строение нашей планеты на четыре слоя: земную кору, верхнюю мантию, нижнюю мантию и ядро. Для вскрытия человечеству доступна только земная кора: её толщина по всей планете разнится и лежит в диапазоне 25–70 км*. Однако самая глубокая скважина – Кольская сверхглубокая – пробурена на 12 262 метра, то есть в два раза меньше минимальной толщины земной коры, и пока что, с нынешним уровнем развития техники, мы не можем бурить глубже. Почему же?
На глубине играют роль две существенные величины — температура и давление — в большей степени именно они и определяют наши возможности. По мере спуска в недра Земли, начиная с определенной глубины, на каждые 100 метров температура в среднем повышается на 3 градуса. Эта закономерность называется «геотермический градиент». Получается, если принять температуру на земной поверхности за ноль (её еще называют дневной**), то на глубине 150 км температура достигает уже 1000℃, и уже никакая созданная человеком теплоизоляционная ткань или крепкий сплав не защитят от внешнего тепла. На границе между земной корой и следующим слоем – мантией – температура пока не такая высокая и достигает порядка 100 градусов, но решающим фактором является, всё-таки, не температура.
Как известно из школьной физики, давление – это отношение силы, действующей на поверхность, к площади этой поверхности. Больше сила – больше давление, меньше площадь – больше давление, и наоборот. Когда речь идет о горном деле, давление играет колоссальную роль: существует внушительная область научных исследований, затрагивающая деформации горных пород, пластичность, напряжение в пластах и так далее. Но на данный момент ограничимся тем, что на той же глубине 150 км давление равно 60 тысячам атмосфер. Давление на дневной поверхности, к которому мы все привыкли – 1 атмосфера. Сможет ли кто-то выдержать давление, в 60 тысяч раз превосходящее привычное? Хозяин "батискафа" «Титан» в 2023 году доказал, что мы и 300 атмосфер выдержать не сможем***.
Для сравнения: на границе между земной корой и мантией (возьмём среднее значение - около 30 км) давление достигает 10 тысяч атмосфер, а в нефтегазовых пластах (которые находятся на глубине нескольких километров) обычно не превышает сотни атмосфер. Ещё один пример: на дне бездны Челленджера (самой глубокой точки Марианской впадины) давление составляет 110 Мегапаскалей, это около 1000 атмосфер. Такими давлениями мы оперировать уже умеем и активно этим пользуемся, изучая морское дно.
Совокупность значений температуры и давления называется термобарическими условиями. При изменении сразу обоих показателей меняются и физические, и химические свойства веществ, и даже их фазовые состояния. Внутри земной коры и остальных слоев очень-очень медленно, но непрерывно, происходят изменения, флуктуации, превращения и разные процессы. Например, рудогенерация, которую мы рассмотрим в следующих постах =)
Ответим на заданный выше вопрос: почему же мы пока не можем бурить глубже? Не умеем. На сегодняшний день не существует такой техники и технологии, которой было бы под силу выдержать конкретные термобарические условия на конкретных глубинах. Что-то может взорваться, или наоборот, схлопнуться, отвалиться, что-то расплавиться, соединения могут изменить свою структуру. Да и химики не дадут соврать, что многие специфические химические реакции отлично проходят под воздействием высокого давления и в присутствии конкретных веществ, которые могут входить в состав горных пород, и тогда какой-то материал может вступить в какую-то реакцию с каким-то минералом и что-то произойдёт. И всё, что касается исследований в области горного дела и, тем более, покупки или конструирования оборудования, просто невероятно дорого. Поэтому, конечно, через много лет у нас получится докопаться до ядра Земли, но это дорого и, если честно, не очень нужно. А пока что, самая глубокая Нефтяная скважина расположена в Китае, ее глубина – 10 910 метров, бурили ее 580 дней.
Теперь давайте перенесемся в Майн и разберем, докуда мы можем докопать. В Майнкрафте существует понятие абсолютной высоты (альтитуды) – показателя, определяющего количество слоёв блоков относительно определённой точки отсчёта. На самый частый вопрос игроков: «На какой высоте спавнятся алмазы?», отвечает альтитуда. Алмазы спавнятся от -64 до 16, чаще всего встречаются на высоте -60****. С обновлением версии до 1.18 точкой отсчета считается уровень коренной породы, принимаемый за -64. Самое высокое значение, отсчитываемое от уровня моря – Y=319, от коренной породы – Y=384. Уровень моря в игре, соответственно, на высоте 62, а облака летают на высоте 191.
Ситуация 1 – Идем вниз.
Примем, что на уровне Y=-64 кончается земная кора, бедрок – верхняя граница мантии, 0 считается от уровня моря Y=62, а среднюю толщину земной коры в жизни примем за 35 тысяч метров. Получим число 277,7(7). Так же известно, что игроки принимают параметры одного блока за эталон в 1 метр. Тогда, по идее, высота одного блока равна 1 метру. Но, согласно расчётам, один блок по вертикали соответствует 277,7(7) метрам в реальности. И глубину земной коры в игре сжали в 277,7(7) раз (ладно, пусть это будет 278) по сравнению с реальным средним числом! Вывод: если спускаться вниз, 1 блок = 278 метров.
Что ж, с глубинами разобрались, вернемся на поверхность и посмотрим на небо. Нулевая точка по высоте – уровень моря, причём каждая страна в качестве эталона использует разные моря. В России это Балтийское море, во Франции – Средиземное море. Хоть чёткой границы между космосом и нашим воздушным пространством не существует, принято условно считать, что космическое пространство над планетой Земля начинается на высоте 100 километров над уровнем моря (это называется линией Кармана). А ниже космоса – наша атмосфера.
Атмосфера – это воздушная оболочка планеты, она условно делится на несколько зон, мы живем в зоне, которая называется тропосфера. Высота тропосферы составляет от 8 до 18 километров для разных географических зон. Содержание кислорода и значения температур и давлений в этой зоне пригодны для жизни бесчисленного количества живых организмов: люди вдыхают воздух, поглощают кислород, выдыхают углекислый газ; растения поглощают углекислый газ, происходит фотосинтез, растения выделяют кислород; люди (и растения тоже) вдыхают воздух... И этот цикл длится тысячи лет. Что насчет термобарических условий здесь?
Если в случае движения вниз температура и давление растут, при движении вверх они наоборот, падают. Средняя по планете температура на поверхности Земли составляет примерно 15 °C, а в верхней части тропосферы она снижается до −63 °C. При подъёме в тропосфере на 100 метров давление воздуха падает примерно на 10 миллибар (0,009869 атмосферы), а температура понижается в среднем на 0,65 °C. Скажем, самолеты летают на высоте 10 километров; снова примем температуру на поверхности за ноль, а давление за одну атмосферу. Получается, что вокруг самолета температура -6,5 °C, а давление 0,90131 атмосфера. В таких условиях уже проще будет выжить, правда?
Самый высокий объект на Земле – гора Джомолунгма (Эверест), ее высота составляет 8 848,86 метра. Средняя высота суши по всей планете составляет 875 метров. Высота Москвы – 186 метра, центра Питера – 5 метров, Нью-Йорка – 30 метров, а самого высокого города, Ла-Ринконада (Перу) – 5 130 метров над уровнем моря.
А как это работает в игре? Как земные условия можно упростить? Я думаю, каждый, кто играл в Майнкрафт, пытался построить максимально высокий столб, ставил блоки под себя, застревал в облаках, а потом врезался в невидимый барьер. И с этой башни прыгал в воду)
Ситуация 2 – Идем вверх
В данном случае сравним максимально достижимые высотные отметки в жизни и в игре. В качестве земного объекта для сравнения возьмем Эверест, а самая высокая точка игры, куда персонаж может добраться – Y=319 (от уровня моря). Как упоминалось выше, высота тропосферы достигает 18 километров, но и в игре есть небо выше точки, которой мы можем физически достичь. Итак, высота Эвереста – 8 848,86 метров. Аналогично прошлому пункту посчитаем, скольким метрам равен блок, и получим число 27,74. Вывод: если подниматься, 1 блок = 27,74 метра.
Получается, что вертикальный и горизонтальный масштаб в игре отличаются почти ровно в 10 раз!! Интересно, так специально сделали? Приближение 1 блок = 1 метр справедливо только в равнинных условиях, когда кровать из 2 блоков игроки принимают за два метра, потолки на высоте 3 блоков за 3 метра и так далее.
В этом посте мы узнали, что такое термобарические условия, геотермический градиент, и посчитали действительные соотношения между реальными земными метрами и игровыми блоками. Надеюсь, вы сможете применить эти знания в жизни. Следующие тексты будут о довольной сложной теме – рудогенерации – образовании полезных ископаемых.
* – имеется в виду континентальная земная кора, есть еще океаническая, она намного тоньше
** – однажды на лекции по технологии горного производства я спросила, почему это называется «дневная поверхность». Преподаватель посмотрел на меня как на дуру и ответил: «А чё она ночная что ли. Мы ночью не работаем обычно». Вопрос был исчерпан.
*** – шутка
**** – но это актуально только с 2021 года. А до этого момента все игроки знали, что алмазы спавнятся (появляются) на 14 высоте.
Автор: Анна Хватит