一个很好玩的问题。因为当楼越变越高的时候,地基承受的其实并不是压力,而是拉力。
假设用钢筋混凝土盖楼,楼的密度大约是 (上海中心大厦体积 ,质量 )。假设楼的粗细均匀(远看大概会像“一根丝线”),考虑到重力加速度随距离增加而逐渐减小,地球旋转角速度已知不变,不考虑月球的引力影响,可得到下图:
可以发现当楼逐渐变高的时候,地基压力倍增;随着楼顶逐渐接近同步轨道,压力增速放缓,并在同步轨道处到达最大值。随后地基受压力逐渐减小(因为同步轨道以外的部分“被往外甩”,抵消了部分压力),在大约 23 地球半径处恰好完全抵消。而后随着高度继续增长压力变为拉力,快速增加。
可见地基所受最大压力已经超过了 24GPa,这大约是地下 500-800km 处的压力。这种压力下岩石的晶体结构会被完全破坏,水也会变成冰七形态。
在大约 23.6 倍地球半径(距离球心)处,地基终于被解放了~现在整条大楼终于实现了拉力与压力的自我平衡。换句话说,这时候即使没有地基,这条大楼也可以贴地漂浮。稳定性什么的……开心就好。为什么说条呢?此时楼高大约是宽度的 1000000 倍,大概就是一根 100m 长的头发。emmmm……下面 30% 被往下拽,上面 70% 被往外甩,刚好平衡。
此时如果楼继续变高,则地基需要承受很大的拉力。岩石的密度不到 3 倍水密度,如果拉力完全由深深扎根的地基传达、由岩石自己的质量抵消,那么大概每 1m 深的地基可以抵消 70-80m 的楼房,大约 30 层不到。平均地壳厚度 17km 的话……楼还可以再盖 1000+km。更高了就会连带地皮一起飞出去。大概就是一个长着 100m 长秀发的大爷,一甩头,刺啦一声头皮连血带肉飞了出去……
如果可以向大树那样扎根,楼应该可以盖的更高。至少在月球范围内还是安全的。
月球大概距离我们 60 倍地球半径。此时拉力大约是 164 GPa。当然这并不是整根楼需要承受的最大拉力处。最大拉力在同步轨道附近,大约 190 GPa。这个有多大呢,大约是碳纤维的 30 倍,碳纳米管的 3 倍。
不妨脑洞再大一点……假设这个楼地面部分是一个非常非常大的商场,比如 300m*300m 那么大……那么大约高度只要达到 3500000 倍地球半径就可以把地球拉走……大概是 150 天文单位。
火星与太阳的距离是1.52 ± 0.14 AU。
木星与太阳的距离是5.20 ± 0.05 AU。
冥王星与太阳的距离是39.5 ± 9.8 AU。
截至2018年1月2日止,旅行者1号正处于离太阳141 AU。
截至2018年1月2日止,旅行者1号正处于离太阳141 AU。
截至2018年1月2日止,旅行者1号正处于离太阳141 AU。
如果咱们能在3年内把楼盖完,就能追上旅行者一号了。
然后……整个地球就被你的大楼拽飞了。
好像跑题了……
我写这么多容易吗我???