Студент рассчитал точное время падения сквозь Землю

 

Канадский студент-физик рассчитал точное время, которое потребуется для полета сквозь Землю: оно составило 38 минут 11 секунд.

 

Предположим, что вы выкопали туннель через центр Земли и прыгнули в него. Сколько времени вам понадобится, чтобы достичь другой стороны планеты? Эту классическую задачу не одно десятилетие решают студенты-физики. Известен и ответ: 42 минуты 12 секунд. Однако канадец Александр Клотц, студент из Университета МакГилла в Монреале, не согласился с этой аксиомой и решил провести свои, более реалистичные расчеты. Дело в том, что обычно учащиеся не учитывают тот факт, что Земля имеет неоднородную плотность: земная кора и мантия менее плотные, чем ядро. Классические расчеты основываются на представлении о том, что Земля, подобно бильярдному шару, имеет одинаковую плотность 5500 кг/м³. Клотц же ориентировался на более точные сведения о плотности планеты, полученные учеными на основе сейсмических данных. Основой для его расчетов служили данные модели Земли PREM (Preliminary Reference Earth model), которая учитывает особенности внутреннего строения планеты.

Исходные цифры таковы: расстояние от поверхности до центра Земли равно 6371 км, плотность Земли у поверхности составляет менее 1000 кг/м3, а в центре ядра — 13 000 кг/м3. В расчетах используется теорема Ньютона, согласно которой гравитация в центре планеты отсутствует, то есть равна нулю. Также используются уравнения колебательного движения и учитываются законы гравитации. Известно, что, пролетев центр Земли, тело упадет дальше — к другой стороне туннеля, а достигнув противоположного конца планеты, начнет падать в обратную сторону. То есть речь идет о колебательных движениях по туннелю: тело будет раскачиваться, словно маятник, туда-сюда. На основе собранных данных Клотц вычислил, что тело пересечет Землю вдоль диаметра за 38 минут 11 секунд. Свои расчеты студент опубликовал в The American Journal of Physics.

Также недавно стали известны новые данные о внутреннем строении Земли. Ученые из Университета штата Юта рассказали о существовании неизвестного слоя внутри планеты: он является частью нижней мантии, где породы в три раза жестче, и служит приютом для плит, которые миллионы лет назад находились у поверхности Земли. По мнению ученых, процесс выглядит так: океанические плиты сталкиваются с континентальными плитами у берегов Чили, Перу, Мексики, Аляски, Камчатки, Японии и Индонезии. В месте столкновения передний край океанической плиты изгибается и заходит под континент, вызывая землетрясения и извержения вулканов. Постепенно плиты все глубже погружаются в мантию, которая работает словно конвейерная лента. Опускание горной породы происходит крайне медленно: в среднем это занимает у плиты 300 млн лет.

«Земля, подобно луковице, имеет множество слоев, — поясняет один из авторов исследования Лоуэлл Мияги, доцент кафедры геологии и геофизики. — Большинство из них определяются тем или иным минералом, входящим в состав. Новый слой Земли, который мы обнаружили, не определяется минералами в его составе, а его особенность состоит в необыкновенной прочности». Открытие было сделано учеными в лаборатории университета в рамках исследования плотности минералов. Подробнее об их работе можно прочитать в пресс-релизе на сайте Университета штата Юта.

8
Читайте также