用一根足夠長足夠堅固的管子,延伸到太空中,地球會發生什麼?

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除了豎起這樣一根管子很費事、需要很多錢,或許還可以利用這根管子爬到太空,別的啥也不會發生,管子即不能把地球的大氣吸走,也不能把海水抽乾。

中學物理大氣壓這個章節中講述了真空與大氣的壓力差可以讓水順著管子攀升10.3米左右,也就是一個大氣壓的壓力,之後若無別的措施,水再也不會升高,只有水錶面一些分子會因為隨機的熱運動而逸散到大氣中,緩慢地向宇宙空間逃逸。一根管子直接通到太空中,管子向著地球之外的那一頭大氣壓力可以看作零,豎在地球上的那一頭大氣壓力大約一個大氣壓,不管這根管子有多長,管子兩頭的大氣壓壓力差也就是一個大氣壓,那麼壓力差最多能夠將水向高吸引10.3米,或者76毫米汞柱,豎起這麼一根管子不能將地球的水吸出地球。也許有人有疑問,為啥現代高層建築依然能供應水?現代層高4層以上的房屋高度就已經超過10米了,但是自來水卻能輸送到屋裡,主要是因為水輸送時經過多次加壓,即便是高800多米的迪拜塔,最高層也依然有水供應。

大氣與水同理,因為兩端的壓力差較小,且本身地球大氣就是敞開的,但是卻形成了接近地面10公里的範圍內聚集了絕大多數的大氣質量,上部一兩千公里的大氣只佔很少的質量,海拔越高空氣越稀薄。加一根管子,無非是讓管子內的氣體和周圍的氣體隔離,但是在地球引力的作用下,依然會形成和地球大氣相似的分層,甚至還有不如,地球大氣的分層也由太陽光照射的作用,管子因為口徑較小,內部的空氣受太陽照射較少,大氣可能還沒有正常大氣的受熱情況,受地球引力的影響會更嚴重,管子內部不會有正常地球大氣的分層現象,受地球引力的影響會更加嚴重,更多的氣體聚集在距離地球10公里的範圍內,高層的氣體因為引力影響小,還可以因為熱運動逃逸,但也不足以將下層空氣也帶出去。

這和虹吸現象是絕對不同的,虹吸其實就是構造了一個連通器,兩端的壓力會趨於相等,最後會使液麵或者大氣壓力一致。但在管子這個問題中,還有地球引力的影響,所以大氣或者水不會形成虹吸。不過真的有這麼一根管子,倒是可以將其作為改造一下做太空電梯,向空間站輸送物資,或者捕獲維修衛星。


來看世界呀


老遠就能看見,管子會被地球的颱風吹斷。


京城老伍


這種腦洞問題,其實是很考驗邏輯思維和物理概念。實際中不存在這樣的管子,但是,不能脫離實際來分析對地球的影響。這裡面,主要是地球質量重新分配,引起地球自轉轉速的變化。管子的位置影響特別大,下面分情況討論。

0、基本原理(不想看,直接轉下面)

大二的小朋友肯定可以解答這題。在大二的理論力學中,我們講到轉動慣量,講到動量矩守恆。從這兩個知識點入手,就可以解答這個問題。

轉動慣量:是用來描述物體旋轉慣性的物理量,與質量代表物體慣性一樣。當物體的轉動慣量越大,就表示其想要開始轉動(停止轉動)越困難,需要的時間越長。轉動慣量的大小,與物體的質量分佈有關。距離轉軸越遠,轉動慣量也就越大。這也是某些機械部件(飛輪)設計成下圖的樣子。

動量矩守恆:當物體收到的外力對轉軸的矩等於零的時候,動量矩就守恆了。動量矩等於轉動慣量乘角速度。所以,

如果轉動慣量發生變化,那麼角速度也會發生變化。

一根足夠長的管子,肯定是有質量的,當其安放於地球上時,地球原有的質量分佈就被破壞了。這必將改變地球原有的轉動慣量的大小,從而改變地球的轉速。

1、管子位於赤道

當這根管子位於赤道時,不管做這根管道的材料來自地球本身,還是來自外太空。它的質心都裡地球的轉軸非常遠,那麼造成的結果就是:

整體的轉動慣量增加非常大由此,降低了地球的轉速。

地球轉速的降低,會引發一系列災難性的後果。這個流浪地球中,已經演繹了非常明白了。當然了,災難性後果跟減速的快慢有關。如果想流浪地球中的急剎車那樣,就會產生最嚴重的後果。

2、管子位於南北極

當管子位於南北極時,由於地球本身就是繞著這根軸旋轉。這根管子與轉軸重合,其本身就不會引起轉動慣量的改變。這裡就不多展開講解了,有了上面的例子,很容易分析出來。

3、總結

這根管子的存在,直接影響了地球的自轉速度。管子的位置對地球的轉速影響非常大。當其位於赤道時,影響最大,轉動慣量變大,角速度就會降低。而當管子位於南北極時,幾乎不會影響地球的轉速。


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