【空想科学研究所】从日本朝下垂直挖洞真能到达巴西吗？

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https://news.yahoo.co.jp/byline/yanagitarikao/20221014-00319428

大家好，我是空想科学研究所的柳田理科雄。我会对各种漫画、动画、特摄节目等，从空想科学的视角出发进行有趣的考察。那么，这次我们要研究的内容是……



"日本与巴西分处地球两侧，只需要从日本向下垂直挖洞，最终就能到达巴西。"

我们常听到这样的说法，这是真的吗？

关于这个问题，让人印象最深刻的当属里约奥运闭幕式上所播放的画面及演出。

从国会开出的一辆车里，时任首相安××三一直在注意手表。

“这样下去就赶不上了”，他一边这么说，一边在车内变身马里奥，来到涩谷的十字路口，跳进哆啦A梦设置的管道中。

安倍马里奥穿过地球中心，从正在进行闭幕式的马拉卡纳体育场中的管道中钻了出来。

日本引以为豪的两大角色同时登场，真的让人非常感动。

当时无论如何也无法想到，后来会有那么多关于东京奥运的骚动，以及安倍所遭遇的那些事情。

感觉上好像已经过去了很久，但其实只是6年前的事情而已。

这不禁让人感到有些寂寞，但我们还是来考虑一下挖洞的问题。

“日本的背面是巴西”，“朝下直接挖洞就能从巴西出来”，这些都是真的吗？

比如说，涩谷大十字路口位于北纬35度41分，东经139度45分。

其正对面应该是南纬35度41分，西经40度15分。

我们在地球仪上查找一下这个地方，结果却发现那是乌拉圭向东1000km的大西洋上。

也就是说，东京的背面并非是巴西！

而且不光是东京，日本列岛的背面几乎都是南大西洋。只有奄美大岛和冲绳等地方能够通过垂直向下挖洞到达巴西。

比方说，冲绳县那霸市的对面是巴西西南部一个名叫帕托布兰科的城市。

【参考：https://zh.wikipedia.org/wiki/对跖点】

不过纠结这些也没什么意思，我们这里姑且假定从涩谷垂直向下挖洞可以到达巴西，那么会发生什么事情呢，让我们来试着思考一下吧。

◆到达地球另一边只需42分钟！

地球的直径是1万2800km。

换句话说，如果要挖一个直通地球另一侧的洞，就必须挖出一条这么长的隧道来。这将会是一项非常非常艰巨的工作。

在建造地铁等地下设施时会使用盾构机来在地下挖掘隧道，它可以强有力地挖穿坚硬的岩层，但其最高速度也就是3m/小时左右。

注意这里不是“3km”而是“3m”。挖洞真的是一件非常辛苦的事情。

以这个速度挖1万2800km的话，就算是24小时不停连轴转也要花485年。

从2022年开始挖的话，到隧道开通已经是2507年了。

哆啦A梦是来自于22世纪的机器人，也就是说在他的那个时代隧道仍处于挖掘中。

那么，假如最近几年突然出现了一场天马行空的科技革命，很快挖通了这条贯穿地球全长1万2800km的隧道的话，有人跳进去会是怎样呢？

地球的引力方向是朝着地心的。

因此跳进去的人在重力作用下会逐渐加速。

1分钟后达到1.7马赫
2分钟后达到3.4马赫
3分钟后达到5.1马赫

如此不断加速，

10分钟后达到15.7马赫
15分钟后达到20.9马赫

21分7秒后，就会以23马赫的速度穿过地心！

而过了地心后就会受到重力的拉拽，从而开始逐渐减速。

此时的运动与从涩谷到地心的过程正好相反。

也就是说，

27分钟14秒后达到20.9马赫
32分钟14秒后达到15.7马赫

越是接近目的地，速度就越是降低，

39分钟14秒后达到5.1马赫
40分钟14秒后达到3.4马赫
41分钟14秒后达到1.7马赫

在到达地球另一侧的瞬间，速度变为了0！

如果能把握住机会，抓住洞边缘平安停下来的话，就可以完美到达终点了。

所需的时间是42分钟！

当年的成田-里约热内卢直飞航线需要28个小时，相比之下真的是快得惊人！



但是假如着陆失败的话，就会再次掉回坑里去。

随后又会花费42分钟回到涩谷。万一搞不好的话就会永远重复这个过程了。

因此不管怎样一定要着陆。

◆地球的内部是灼热地狱！

虽然很轻松地说“要着陆”，但其实这趟贯穿地球之旅应该是一场与“热”战斗的残酷旅程。

地球的内部分为地壳、上地幔、下地幔、外地核和内地核等部分，越往中心走就越热。

跳进洞里后，周围的温度将会如何变化呢？

首先，在跳进洞穴1分钟后会到达地下18km的位置，此时隧道内的气温已经上升到了530度！

5分钟后，地下440km处已经超过了一千度，10分钟后地下1700km处会突破两千度。

15分钟后地下3600km处超过五千度，当21分钟后通过地球中心时，那里的温度将是六千多度！

只凭肉体凡胎想要穿越这样的灼热地狱，怕是连一分钟都撑不住吧。

想要活着踏上南半球的土地，就需要穿上耐热服保护自己。

但是六千度的高温已经相当于太阳表面的温度了，地球上真的能有物质耐受这样的高温吗？

我们查询了《理科年表》，熔点最高的物质为碳化钽，其熔点为3880度。

唔，对于六千度来说完全不够呢……

不过这里笔者想到了小行星探测器“隼鸟号”的例子。

其本体在进入大气层时烧毁了，但返回舱却经受住了三千度的高温，将小行星“糸川”的岩石样本带了回来。

当时保护返回舱不被烧毁的是由CFRP（碳纤维增强复合材料）所制成的隔热罩。

这个隔热罩通过燃烧自身的方式来从返回舱表面带走热量，最终防止返回舱温度升高。

按照这个思路的话，碳化钽也可以熔化掉。只要其厚度足够守护内部就可以了。

从外侧开始逐渐熔化，在碳化钽层全部熔化之前，通过3880度以上的高温地带就可以了吧。

为此，我们需要的不是防护服，而是一个中空可以装人的碳化钽球体。

如果内部空洞直径2m，碳化钽的厚度为30cm，那么整个球体的直径就是2m60cm。

为了能使其通过，洞的直径应该在5m以上。

◆很恐怖的事情在等着我们！

像这样只要有一个碳化钽球体，应该就可以通过了……啊，不对。

笔者突然注意到了一件非常重要的事情。

地球是在自转的。

地球上的人们也在跟着地球一起从西向东运动。

对于北纬25度40分的涩谷来说，这里的运动速度会达到1360km/小时。

在这样的情况下，我们所乘坐的碳化钽球体在下落时会怎样呢？

最开始是垂直下落的。

但是因为洞穴本身也在旋转，因此洞壁会从西部逐渐逼近，撞到碳化钽球体上。

之后球体就一直无法离开洞壁，在其内表面来回打转……

里面的人会转得头晕眼花——但其实并非只是这么简单的问题。

下落时的能量会损失一部分用在旋转上。

也就是说，下落速度无法达到前述的23马赫，也就是说，没有足够的能到达地球对面的动能。

而且更进一步，因为与洞壁的碰撞以及空气阻力，能量会进一步损失。

——最终会变成怎样呢？！

无法到达地球的另一边！

在离另一边很远的地方就会折返，再次通过地球中心掉向涩谷，但同样无法到达就折返了。

这样子不断往复折返，且距离越来越短，最终静止在地球中心位置。

然后就只能眼睁睁地看着碳化钽熔化了……

呜哇，想想都觉得好恐怖！

就算真有能贯穿地球的大洞，随便跳进去也是很危险的。

大家都要小心一点。

白金口袋

我记得OOO和W那个联动剧场版侦探side打完是回去结婚会场，映司side就是穿过地核到巴西玩去了