如果你穿过地球中心，那该怎么办？答案有点奇妙

2022-11-20 07:57:43 来源：科普中国

跌落恐惧症是指对跌倒的恐惧，多数人类和动物在某种程度上都有这种恐惧。我们假设这样一种极端恐惧的情况：如果你跌落至地心时会发生什么？

在儒勒·凡尔纳的科幻小说《地心游记》中，主人公们深入地下，发现了一片充满千奇百怪生物并具有地下气候系统的奇幻土地。然而，如果在现实中上演地心之旅，虽然你并不会真的遇到恐龙、怪物和地下社会，但这趟旅行依然将是险象环生。

(相关资料图)

那么从科学角度来看，在地心之旅中会发生什么呢？

我们知道的是在地球的岩石地壳和灼热的地幔之下，存在着外核和内核。然而在现实中，还没有人能够真正深入到地幔之下进行探索，因此我们无法取得第一手的环境样本，但显而易见的是，那里不适宜人类生存。地球的外核由高温的液态金属构成，在某些地方温度甚至超过太阳表面；内核同样炙热且致密，这里的压力大约是三百五十万个大气压，而在没有专业设备的情况下，人一般只能承受约两到四个大气压，此外身处地球内核还要承受比地球其他部分要略快的自转速率。

如果你坠落至地心，以上就是你将面对的环境。但实际上人类还未能钻探到如此深处，目前钻探最深的是位于俄罗斯境内的科拉超深钻孔。它深达地下 40,000 多英尺（12,226米），却只有 9 英寸宽，因此你可能会被卡住并严重扭伤脚踝，导致你无法自由落体到科拉钻孔的底部。

而且，即使你可以到达它的底部，那里和地心仍然有着很长很长的距离。事实上，你甚至还没冲破地壳。

科拉深孔深4万英尺，但是仅仅是地壳的最外层就有12万英尺。你需要越过2千万英尺（或者说约等于4000英里）的距离方能抵达地球的正中心-也就是地球内核的中心位置。

就算存在一个足够深广的入口可以到达地心，那么我们设想从入口处到达最底端需要耗时多久呢？那也许就要取决于自由沉降速度了。

正常情况下，自由沉降速度是指当阻力（通常为空气阻力）的数值与重力施加的力相互平衡抵消的状态下，降落中的物体不再加速坠落：即该物体的运动速度不再增大。

在速度方面还有很多变量在起着作用，我们已知跳伞运动员以平卧的，腹部朝下的姿势降落可以达到约每小时120英里的自由沉降速度。而速降跳伞运动员（头部朝下自由落体）可以达到每小时300英里的速度。所有以上显示，只从速度的方面考量，并且假设地底的空气阻力和地表之上的空气阻力相差无几，那么如果以腹部朝下的姿势掉落到地心，花费的时间大约为33小时20分钟。

如果以头朝下的姿势，就只需要13小时20分钟。但实际上，这些数据将会很大程度上被重力的变化所左右...稍后会详细介绍！当然，无论如何，到达地心这件事不会是简简单单地挖个够深够宽的坑，然后把你自己扔进去而已。

实践中，在到达地球内核的过程中，你甚至挺不过几个瞬间的。或者说，即使是仅仅想要到达地球外核，甚至仅仅是地幔处。首要的困难是高温高压，同时还需要克服缺氧的问题。

现行的标准氧气罐大约只能维持5小时的使用，所以肯定是需要携带一个以上的氧气罐的。带着这些氧气罐毫无疑问会增加自由沉降速度，因而你将会更快地抵达目的地。

但即便如此，我们来设想一下，你将会在科技更加先进的未来执行这项行动，并且你带有非常充裕的氧气，所以也没必要有过多的担心。

这里将只剩下极端的高温和无比巨大的压力。通常来说，虽然所处的位置不同，温度的变化也会存在一定差异，但只要你向地底深处进发，温度就会逐渐升高，而且仅在地表以下几英尺的地方你就能明显地感觉到这里比地表更加温暖。向深处移动，你会发现这里的压力也在普遍增强（并且会有越来越多的空气压在你身上）。再者说，假设你已经有了一定的准备，并换上了一身为“地心之旅”精心特制的衣服，它能够维持你的体温并保证你在这趟旅途中的生存。你知道它将会为你抵御怎样的高温吗？

姆波尼格（Mponeng）金矿①是世界上最深的矿井，深2.5英里（约4000米），矿工需要一个小时才能从地表到达矿井的底部。虽然隧道内部的温度已经被冷却到了人们能够接受的程度，但这个深度下岩石的温度却已经达到了60℃，比地面上至今为止测量记录的最高温度还要高。继续向下，这个数字还会变得更加惊人。

在距离地表20-30英里（约32-48千米）的地壳②与地幔③的交界处，温度在200-400℃之间。当这趟地心之旅行至地幔中部，我们已经身处于我们的行星表面下方深900英里（约1448千米）的地方。在你即将进入外地核之前，我们将会首先到达深1800英里（约2900千米）的地幔底部，这里的温度为4000℃，压强高达140万个大气压④（1.4GPa）。尽管你可能无法真的通过一个空洞到达如此接近地心的地方，但是在这里如果没有一套极为先进的压力调节服，你的身体会因承受巨大的压力的挤压而在瞬间被撕碎。

一旦进入外地核⑤，你将要面临超过7500℃的高温，以及比地表强五十倍的磁场。继续向内地核中移动，温度反而会降低至5500℃——一个相对而言比较凉爽的温度，但与此同时压强却会激增至350万个大气压（3.5GPa）。而我们的旅程还没有结束，你还有相当远的一段距离要走。

内地核⑥的半径仅有750英里左右（约1200千米），约为月球半径的70%。所以如果继续以自由沉降速度⑦移动，你就只剩下2-6个小时的行程了，除非你不再以原来的速度运动。这就不得不提到重力的作用，沿内核向里，重力将无法再发挥出和在地表时同样的效果。

姆波尼格金矿是目前地球上最深的矿井，被认为是最重要的金矿之一。该矿位于南非卡尔顿维尔，由Harmony Gold 拥有，2021年黄金产量为5.45吨。-中国黄金报.2022.5.27.04-矿业-海外

外地核的外界是以古登堡-魏彻特间断面与地幔分解。这一间断面是固态-液态相变面，指示外地核是熔融的。内、外地核的界线大约在5145公里深，界面清楚，是液态-固态相变处。

目前为止，地球的大部分质量通常都在你的上方，所以重力的压迫感觉起来更弱，这意味着你的终端速度会变慢。因此，要预测你从地球上掉下去实际需要多长时间是极其困难的，不过可能需要几周（有机会能做到）。一旦你最终到达中心，然后呢？你真的会只是掉进去然后从另一边出去吗?并非如此。还是因为重力。你可能会暂时从地球上面掉下去，但不需要很久重力就会再次发挥作用，把你从另一个方向拉回来。

然后你就会被这种前后运动所困，直到你最终恰好停在行星的中心;地心最里面的区域，在那里你会有好像失重一样的感觉。退一步说，这将是一个不同寻常的安息之地! 在现实世界中，这是你永远不可能踏上的旅程。这在身体上是难以想象的，实际上是不可能的，所以，你的恐底症，你对摔倒的恐惧，还没必要让你恐慌。但是，如果有一个足够深足够宽的洞，有适量的氧气供应，还有一套可以抵御超高温度的超先进压力服，那么我们最低限度可以开始这段旅程了。

任何敢于深入地球危险的深处冒险的人，肯定会被誉为全球英雄和无止境的冒险家。但是，如果没有拥有某种从地球的另一端飞出去的方法，他们最终也会成为重力的牺牲品。以及这就是如果你从地心掉下去，会发生的情况。

Fy：夏泫，everything，桶，这位小郎君，Roserina

关键词：自由沉降速度空气阻力自由落体