RUBRIKA: PLANETA ZEMĚ

Cesta skrz celou Zemi za 38 minut

Představte si, že bychom skrz Zemi vyvrtali dokonale rovný tunel od jednoho pólu k druhému a odstranili z něj vzduch.
Skočíte dovnitř, žádné tření, žádná překážka, jen gravitace.
Za jak dlouho byste proletěli z jedné strany planety na druhou?

Fyzikální výpočty ukazují, že v ideálním případě by taková cesta trvala přibližně 38 az 42 minut.
Nezáleží na tom, zda jdete přes střed, nebo tunelem jen mezi dvěma body na povrchu. V gravitačním poli podobném tomu pozemskému se doba pádu ukazuje jako překvapivě podobná.

Z čeho je Země vlastně složená

Abychom si takovou cestu představili, musíme se podívat dovnitř planety. Země není jednolitá koule, ale má několik vrstev:

• kůra – tenká, tvrdá vnější vrstva, po které chodíme, tlustá jen několik desítek kilometrů
• plášť – obrovská vrstva horkých hornin pod kůrou, sahá do hloubky asi 2900 kilometrů
• vnější jádro – kapalná vrstva železa a niklu, ve které se rodí zemské magnetické pole
• vnitřní jádro – pevná železná koule v samotném středu planety, zahřátá na teploty vyšší než povrch Slunce

V reálném světě by vás rozdrcil tlak a spálilo teplo už hluboko v plášti. Náš tunel je tedy čistě myšlenkový experiment, který ignoruje extrémní podmínky uvnitř Země.

Jak by vypadala cesta tunelem

Na začátku byste padali stále rychleji.
Gravitace vás táhne do středu a rychlost roste tak dlouho, dokud se nepřiblížíte k jádru.
Zhruba v polovině cesty byste měli největší rychlost, řádově několik kilometrů za sekundu.
Potom by vás gravitace začala brzdit, protože po překročení středu vás přitahuje hmota planety zpět.

Pohyb by připomínal obří kyvadlo nebo jízdu na gigantické horské dráze.
Začnete v klidu, zrychlujete, míjíte střed v maximální rychlosti a na opačné straně se opět téměř zastavíte v okamžiku, kdy se objevíte na povrchu.
To celé za zhruba dvě třetiny hodiny.

Realita je mnohem drsnější

V našem modelu jsme zanedbali vše, co cestu dělá prakticky nemožnou. Teploty v jádru mají několik tisíc stupňů. Tlak je tak vysoký, že by rozdrtil jakoukoli známou konstrukci.
Pokud bychom v tunelu nechali vzduch, tření by vás rychle zpomalilo a nikdy byste se nedostali až na druhou stranu.

Tento experiment ale ukazuje, jak zvláštně se gravitace chová, když uvažujeme celou planetu jako fyzikální objekt.
A připomíná nám, že pod tenkou kůrou, po které chodíme, se skrývá hluboký a dynamický svět, do kterého se nikdy skutečně nepodíváme.

Facebook reel k tomuto tématu

Zdroje

USGS: Layers of Earth’s interior
NASA Earth Observatory: Earth’s interior
John Baez: Falling through the Earth