现在,人们对地球内核的物质构成依然知之甚少。有人认为,几百千米厚的地壳肯定是坚硬的,地壳的下面应该是炽热的液态物质。也有人认为,整个地球从地表到中心都是凝固的。要解决这个问题确实很难,如果人类能将地球凿穿,沿着地球的直径凿一个洞出来,那么就很容易知道地球内核部分是由什么物质构成了。可科学的发展还无法让我们实现这个愿望。现在,地球上所有的井的深度之和虽然已经比地球的直径还要大了,但我们依然还是无法完成这样的任务。数学家莫佩尔蒂、哲学家伏尔泰都曾梦想过在地球内部钻一个隧道。法国天文学家弗拉马里翁也曾重提过这个梦想,图 就是这位天文学家关于这个计划的设计图纸。
图 沿着地球的直径钻一个隧道。
当然,还没有人做过这样的事情。但是利用这个想象的“无底洞”,我们可以做一个有趣的实验。暂且不考虑空气的阻力,假如你不小心掉进了一个“无底洞”,你会发生什么事情?当然你肯定不会掉到洞底,因为这个洞没有底,那你最终会停在哪里呢?难道是停在地球的中心?答案是不会的。
因为当你下落到地球中心的时候,你身体的运动速度会很大,差不多是8千米/秒,这样的高速下落,你根本就不可能停留在地球的中心,你将会继续不停地向下飞去。而你的运动速度在逐渐减小,直到你落到洞的另一侧边缘。这时候,你必须紧紧地抓住洞的边缘,不然的话你还会重新落到洞里去,不得不再来一次穿越。如果你运气很差,没来得及抓住任何东西,你就只能不停地在这个洞里来回摆动。根据力学的原理,如果空气阻力不算在内的话,物体在这种情况下,只会不停地来回摆动。假如有空气阻力的话,阻力就会逐渐减弱这种来回的摆动,那人最后就会停在地球的中心了。
图 来回整个路程差不多需要84分24秒。
那么,穿洞一次需要花多长时间呢?如图所示,来回整个路程差不多需要84分24秒。
佛兰马里翁说:只有当我们沿着地球一极的开口向另一极把洞掘出的时候,这种情况才会发生。假如我们把洞的出发点改在其他纬度,比如,非洲、欧洲或者大洋洲,地球自转的影响就也要考虑进去了。在赤道上,每一点的速度都是465米/秒,而在巴黎所在的纬度每一点的速度则是300米/秒。因为距离地球自转轴越远,圆周的速度就越大,所以小铅球被扔进洞里之后会略微向东偏移,而不是笔直地往下落。假如是在赤道上凿这个无底洞的话,那它的直径肯定会很大,因为它会非常倾斜,物体从地球表面掉落下来的话,会远离地心偏向东方。
如果是在南美洲的一个高原上开始凿这个洞,假设这个高原的海拔是2000米,那另一端的洞口就应该是在海洋上。假如有人不小心落进美洲这一端的洞口,在到达对面洞口时,他的速度一定还可以使他在飞出洞口之后,继续往上再飞2000米。在这种情况下,我们就要小心了,不要和那位在洞口处仍在飞速前进的“旅行家”撞上。
这个洞的两个洞口如果都需要在海面上的话,那么穿越的人在洞口时,他的速度就会为零。