如果把地球直线挖通,人跳进去会摔死吗?还是会掉到另一端?为什么?

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挖一个直径的土,人们垂直跳进去,问人们的运动会是怎样的?这是一种非常常见的模式。这个简单的模型可以帮助理解许多概念。虽然现实中不可能挖到这样的坑,但人们不会跳进去。

如果我们忽略地球的自转、空气阻力的影响,以及地球中心附近的高温,跳进沿地球直径挖的洞里,合力将与地球中心的距离成正比,这样人们就会以简单的简谐运动上下移动。从洞的一边进去,从洞的另一端出来,然后掉进洞里,依此类推。

地球是自转的,自转使得地球从大尺度上是一个非惯性系,此时讨论洞穴中人的运动,要考虑惯性力的影响。高空物体随地球自转的线速度大于低空物体。这样,当物体从高处自由落下时,它不会沿垂直方向落下,而是向东垂直向下落下。这种现象被称为自由落体向东。换句话说,科里奥利力,惯性力,使物体的轨迹偏转。自由落体的东移在赤道最明显,但在高纬度不明显,在两极减小到零。

如果我们在地球上挖一个洞,沿着洞的直径穿过洞,如果人们从洞里垂直跳进去,也会向东坠落。我们还应该考虑科里奥利力对弹道的影响。如果是在赤道穿越地球,最明显的是人们跳进后会向东坠落。当人们跌倒时,他们会碰到侧面的洞壁,然后被洞壁反弹回来。当它们继续下降或上升时,它们将继续撞击墙壁。即使不考虑空气阻力的影响,撞击墙壁时也会损失机械能,这样就不会有人从洞的另一边冒出来。人类不断地失去机械能,直到它被限制在地球中心附近的一小块区域。

要想让人们安全地从地球的另一端出来,除了连接南北两极外,还需要解决空气阻力、地热高温高压、岩浆喷出、洞穴塌陷等一系列问题。这种地下洞穴应作为计算模型。

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