VistaNews.ru
Александ Белый
август 2015.
37324

Если построить мост вокруг Земли, как кольцо, и уничтожить все опоры, будет ли он находиться в состоянии полета?

Ответить
Ответить
Комментировать
0
Подписаться
16
8 ответов
Поделиться

Вопрос довольно интересный. Если мы построим мост, разрушив его опоры, кажется, что гравитация будет тянуть его к центру Земли со всех сторон с одинаковой силой. Но на самом деле это не так. Юрий Чалдаев ниже представил картину интенсивности гравитации на поверхности нашей планеты. И да, всё верно, она неоднородна. Из этого следует, что такая конструкция сама по себе бы начала деформироваться, что привело бы к её разрушению.

У нас нет идеально жёстких материалов, чтобы сделать нечто подобное. Бетон или железо попросту бы начали гнуться и ломаться, в итоге упав на поверхность планеты кучками, изогнутый и переломанный везде где только можно:

Нарисовал специально для вас

Ну ладно. Предположим, у нас невероятно прочный материал и равномерная гравитация на поверхности Земли. Что тогда? 

Тогда наша гравитация всё равно неустойчива, потому что на Землю влияют ещё Солнце, Луна и другие небесные тела, но уже в меньшей мере. В таком случае мост будет колебаться, вертеться, крутиться. Так как он не закреплён на Земле, он может болтаться по планете как обруч, разрушая своей массой всё подряд, или крутиться вокруг своей оси. Поставьте монетку на ребро и ударьте по одному краю — она начнёт вертеться. Точно так же может начать вертеться мост. Эффект Кориолиса и вращение Земли также заставят мост вращаться, а не находиться неподвижно относительно наземных объектов.

Если этот мост начнёт вертеться достаточно быстро, то его вращение также может его разрушить. Ну, это при условии, что придуманный нами материал не бесконечно прочный. В таком случае его центробежная сила может разломать его на мелкие кусочки и выбросить их в открытый космос. Или просто на орбиту Земли. 

Есть ещё вариант, при котором мост «слетит» с Земли как кольцо с пальца и отправится бороздить просторы Вселенной, но это вряд ли. Для осуществления такого сценария придётся как-то преодолеть силу гравитации Земли, что довольно сложно для такого массивного объекта.

210
-10

Вообще то всё гораздо проще, у кольца есть центр масс и он не совпадает с центром масс единой системы земля-луна, который сам образовался при образовании системы земля и луна 5 млн. лет назад из протопланетного вещества. Все спутники обращённые одной стороной к планете "папе" произошли одновременно.. . Короче, мост построить возможно с определённым эксцентриситетом, чтоб для него работали законы Кеплера..нужно отправить его по определённой траектории, как и любой спутник, а вы типа не знали?;))

+1
Ответить
Прокомментировать

По причине того, что гравитационное поле Земли не везде одинаково, такой мост был бы очень нестабильным и разрушился практически сразу, конечно только если не строить его из неразрушимых материалов. Но пока человечество еще не изобрело материал, способный выдержать подобные нагрузки.

На картинке видна разница сил гравитации на нашей планете.

Юрий Чалдаевотвечает на ваши вопросы в своейПрямой линии
75
-1
Прокомментировать

присоединяюсь к ответу Юрия, мост разрушится сразу после уничтожения опор об этом подробнее рассказал Vsauce https://www.youtube.com/watch?v=Uzo6-sZIe_U

21
0
Прокомментировать

Представьте себе мысленный эксперимент:

Железное кольцо, в него вы медленно точно по центру опускаете магнит. Это Земля и мост в плоской миниатюре. Теперь попробуйте немного сдвинуть магнит в одну сторону - кольцо тут же притянется к нему той стороной.

С точки зрения физики давайте рассмотрим силы, действующие на противоположные точки моста. Будем считать, что у нас все идеальное: Земля - шар, гравитационное поле однородное, мост идеально построен и равномерно удален от центра Земли.

Тогда на фрагмент моста будет действовать сила притяжения равная 

F = GMm/R^2  

Здесь: G - гравитационная постоянная, M - масса Земли, m - масса фрагмента, R - расстояние от центра Земли до фрагмента. В ситуации, когда все отцентрировано, силы действующие на противоположные фрагменты равны и мост спокойно висит на орбите.

Теперь представим, что в какой-то момент равновесие нарушилось - мост немного сместился на d километров к центру Земли. Значит противоположная часть отдалилась на такое же расстояние d. Теперь на первый фрагмент действует сила:

 F = GMm/(R-d)^2

а на противоположный ему

 F` = GMm/(R+d)^2

Давайте сравним эти силы:

F - F` = GMm*(1/(R-d)^2 - 1/(R+d)^2) = GMm((R+d)^2 - (R-d)^2)/(R+d)^2/(R-d)^2 = 4GMmRd/(R+d)^2/(R-d)^2 > 0 при d > 0

Что здесь важно: При смещении к центру Земли одного фрагмента моста, сила притяжения действующая  на него возрастает, а сила, действующая на противоположную часть уменьшается, поэтому мост тут же начинает падать все быстрее.

То есть достаточно небольшого случайного колебания, чтобы вся конструкция рухнула.

Евгений Лисицкийотвечает на ваши вопросы в своейПрямой линии
8
-2
Прокомментировать

Исчерпывающий ответ уже дали, время интересных историй. Идея такого космического моста (кольца-спутника) давно интересует физиков и инженеров. Более того, космический мост можно построить из уже имеющихся материалов! Вы удивитесь, но существующие материалы теоретически позволяют строить космический лифт, что куда сложнее. Суть в том, чтобы построить кольцо на геостационарной орбите вокруг экватора и заставить вращаться, чтобы центробежные силы уравновешивали силы притяжения планеты. Идея высказывалась в 1980-е по обе стороны океана, однако из-за неоднородности гравитации кольцо просто должно было одним участком упасть на землю (предполагаем, что материал и тут не подвел), а другим выглядывать в космос. Тогда придумали космический обруч, который изначально некоторым участком лежит на земле, но тут уже никакой материал не обеспечит устойчивость конструкции. Так что далее за дело взялись фантасты. Развивая научные идеи и добавляя фольклор (Вавилонская башня, бобовое дерево, уходящее в небеса), они наплодили книг различного качества, так что идея постройки таких объектов до сих пор будоражит читателей и является предметом ненаучных споров.

2
-2
Прокомментировать
Читать ещё 3 ответа
Ответить