7.在深不見底的豎井里

我們對地心的情況了解得非常少。如果你問厚度為100km的堅硬地殼下面是什么，有人會說是熾熱的液漿，有的人會說地球從地表到地心全都是固態的。想要正確回答這個問題確實非常難，因為目前人類挖掘的最深的礦井也只有區區7.5km深，允許人進入的深度只有3.3km。順著地球的直徑鑿穿地球是個得知地心情況的好辦法，但是，地球的半徑可是長達6400km啊！

人類目前的科技水平還非常落后，無法做到這一點，盡管我們在地殼上挖出的礦井總長度比地球的直徑長度還要長。18世紀的數學家莫佩爾蒂以及哲學家伏爾泰曾經提出過這樣一種設想：鑿穿地球，用隧道將兩端連接在一起。法國的天文學家費拉·馬里翁也曾經有過這樣的設想，但是他的設想不同于前面的二位，并且規模也沒有那么浩大。他曾經以這個題材寫過一篇文章，我對這篇文章中的插圖進行了一些調整，放在了下面（圖43）。

沒錯，人類一直到現在也沒有嘗試他的設計。我們暫且認為設計這樣一個深不見底的豎井，有助于研究一個非常有意思的問題。那么你覺得，假如你不慎跌入了這口豎井，如果不計空氣阻力，你的命運會是怎樣的呢？考慮到這口豎井深不見底，你并不會被摔得粉碎，不過你會在什么地方停下來呢？地心嗎？答案是否定的。如果你墜入了地心的內部，由于你下落的速度非常快（差不多8km/s），想要停留在這個點上是完全不可能的。你會快速經過這個點，而且繼續以飛快的速度向下墜落，隨后你下墜的速度會慢慢降下來，直到你到達這口豎井的另一端。此時你需要做的就是用雙手緊緊地抓住井的邊緣，如果不這樣做的話，你還得再來一次這樣的豎井下墜旅行，重新回到你之前墜下豎井的地方。倘若你在那一邊也沒抓住井沿的話，那么，很不幸，你還得再來一次這樣的下墜之旅。假如你每次都抓不住井沿的話，那么你就會反復下墜，被困在這口豎井里（圖44）。通過力學的原理我們得出結論，如果不考慮豎井里的空氣阻力，在這種條件下，下墜的物體是不會停止運動的。

圖43　沿地球直徑挖個深井

圖44　如果落入深井便會被困在里邊

那么，我們計算一下，從豎井的一端下墜到另一端需要多久。答案是84分24秒，差不多一個半小時的時間。費拉·馬里翁接著描寫道：

假如這口豎井的兩端連通著地球的兩極，就會得出這樣的結果。不過如果我們改變掘鑿的地點，更換一個緯度，比如將緯度換到歐洲、亞洲或是非洲大陸的話，我們就還要考慮地球自轉產生的影響。眾所周知，地球表面上的任何一個點都保持著很快的運動速度，這種運動速度在赤道地區為465?m/s，在巴黎為300?m/s。隨著地球拉長自轉軸的距離，圓周的速度也會相應地加快，所以，在豎井里下墜的小鉛球移動方向并不是垂直向下的，而是會向東面偏移一些。因此，如果我們將這口豎井放在赤道地區，就必須將它的寬度或是斜度大幅度擴大，因為在這口豎井里下墜的物體移動路線肯定會向東偏移，遠離地心。

假如我們將井口放在南美洲的一個高原上，我們將高原的高度設定為2?km，而井口的另一端與海面連通，這樣一來，在豎井里下墜的人先會從另一端的井口飛出來，然后再竄上海面以上2?km的高空。

假設我們將兩端的井口都放在海面上，那么當下墜到豎井里的人從井口的另一端飛出來的時候是沒有任何速度的，在這樣的情況下抓住他很簡單，只要伸伸手就行了。反觀之前的那種情況，我們要做的就是盡可能地避開他，因為跟這樣一個空中飛人撞在一起可不是什么好玩的事。